ANALISIS DE CIRCUITOS DC

PRACTICA # 2

PRESENTADO POR:

EDER ANDRES GARCIA CRUZ

CODIGO: 14.296.440

CRISTIAN ROBERTO LOZANO ALVIS

CODIGO: 1110062104

JAMES BETANCOURTH

CODIGO: 1.110.529.540

PRESENTADO A:

RUAL CAMACHO

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

(UNAD)

ECBTI

NOVIEMBRE DE 2014

INTRODUCCION

Resistor:

Componente eléctrico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos simplemente como resistencias. 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 un resistor viene condicionada por la máxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Existen resistencias de valor variable, que reciben el nombre de potenciómetros.

Protoboard:

Es un tablero con orificios conectados eléctricamente entre sí, habitualmente siguiendo patrones de líneas, en el cual se pueden insertar componentes eléctricos y cables para el armado y prototipo de circuitos eléctricos y sistemas similares.

Esta hecho de dos materiales, uno aislante, generalmente plástico, y un conductor que conecta los diversos orificios entre sí. Uno de sus principales usos es la creación y comprobación de prototipos de circuitos eléctricos antes de llegar a la impresión mecánica del circuito en sistemas de producción comercial.

Multímetro:

Es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente alterna o continua y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma.

Fotocelda:

Es un componente eléctrico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado foto resistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas, LDR, se originan de su nombre en inglés dependent resistor.

GUÍA PRÁCTICA UNIDAD 2 2014-II

PREPARACIÓN Y DESARROLLO

Toda práctica de laboratorio incluye además de la realización de la misma, una preparación previa y la elaboración de un informe por cada práctica.

Es deber del docente tutor constatar que todos los estudiantes estén debidamente preparados para la realización de la práctica. Si el profesor detecta mediante quices, previos, o durante la realización de la práctica, que un estudiante no está suficientemente preparado puede suspender su realización y exigirle la repetición de la práctica, con miras a que el proceso de enseñanza – aprendizaje se cumple eficazmente.

Es deber del estudiante dar adecuado y cuidadoso tratamiento a los aparatos y equipos y en caso de no conocer el manejo de ellos debe pedir las instrucciones pertinentes al docente tutor, antes de usarlo.

Todo estudiante debe poseer el kit básico de elementos necesarios para la realización de cada una de las prácticas de laboratorio.

Toda práctica de laboratorio debe ser supervisada por el docente tutor.

INDICE PÁGINA

Actividad 7: Máxima Transferencia de Potencia 2

Actividad 8: Teorema de Redes (Thevenin y Norton) 4

Actividad 9: Teorema de superposición 7

ACTIVIDAD SIETE

TEORAMA DE MÁXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA.

OBJETIVO:

Comprobar experimentalmente que: ―La máxima transferencia de potencia de una fuente de voltaje a su carga, se produce cuando la resistencia de la carga es igual a la resistencia interna de la fuente‖.

Determinar teóricamente y experimentalmente valores de potencia en cada elemento de un circuito.

Establecer la relación entre voltaje y potencia

MATERIALES Y EQUIPOS:

Fuente de voltaje regulada D.C.Multímetro Análogo y Digital.Protoboard y alambres conectores.Resistencia de 100Ω a 1 vatio.Potenciómetro de 1k.Interruptor doble polo, doble tiro.Led (1)

¡NORMA DE SEGURIDAD!

No utilice joyas como cadenas, anillos etc, cuando trabaje en el laboratorio o sitios donde se presenten campos magnéticos ya que puede ser un material conductor de la corriente. Pueden sufrirse quemaduras muy graves si las joyas llegan a formar parte de la trayectoria de la corriente.

FUNDAMENTO TEÓRICO

El trabajo es igual a la fuerza aplicada para mover un objeto multiplicada por la distancia a la que el objeto se desplaza en la dirección de la fuerza. La potencia mide la rapidez con que se realiza ese trabajo. En términos matemáticos, a potencia es igual al trabajo realizado dividido entre el intervalo de tiempo a lo largo del cual se efectúa dicho trabajo.

El concepto de potencia no se aplica exclusivamente a situaciones en las que se desplazan objetos mecánicamente. También resulta útil, por ejemplo, en electricidad. Imaginemos un circuito eléctrico con una resistencia. Hay que realizar una determinada cantidad de trabajo para mover las cargas eléctricas a través de la resistencia. Para moverlas más rápidamente —en otras palabras, para aumentar la corriente que fluye por la resistencia— se necesita más potencia.

La potencia siempre se expresa en unidades de energía divididas entre unidades de tiempo. La unidad de potencia en el Sistema Internacional es el vatio, que equivale a la potencia necesaria para efectuar 1 julio de trabajo por segundo. Una unidad de potencia tradicional es el caballo de vapor (CV), que equivale aproximadamente a 746 vatios.

PROCEDIMIENTO

NOTA: Sea cuidadoso, especialmente, en lo que concierne a la conexión del interruptor DPDT (doble polo-doble tiro).

. Monte en el protoboard el circuito de la FIGURA 7.1.

. Coloque el Multímetro en la posición A-C. Empiece a variar el potenciómetro, anote por lo menos tres valores de voltaje, y el valor del potenciómetro en esos momentos.

VARIACION DEL POTENCIOMETRO VOLTAJE MEDIDORESISTENCIA DE 120Ω

1000 0,41mA890 3,06mA578 4,72mA

. Realice los cálculos teóricos de cuál sería la corriente que circula en cada caso en el circuito. ¿Con cuál valor en el potenciómetro la corriente medida obtuvo el valor más alto, con cuál mínima?

I= V/R

Caso 1

Rt= R1 + Rp

Rt= 100+100=200

It= Vt/Rt

It= 5V/200= 0,25A

It= 25mA

Caso 2

Rt= R1 + Rp

Rt= 100 + 500= 600

It= Vt/Rt

It= 5V/600= 0,00833A

It= 8,33mA

Caso 3

Rt= R1 + Rp

Rt= 100 + 900= 1000

It= Vt/Rt

It= 5V/900= 0,005A

It= 5mA

. En la posición A-C, podemos afirmar que estamos midiendo corriente ¿por qué?

En la posición A-C, No podemos medir la corriente del circuito, porque se está conectando el amperímetro en paralelo con la resistencia y el amperímetro debe conectarse es en serie con las resistencias para poder medir la corriente que fluye por él.

. Monte el en protoboard el siguiente circuito.

. Coloque el voltímetro en paralelo con diodo led, varíe el potenciómetro hasta que el led alcance el valor máximo de voltaje, calcule la potencia en ese instante en cada uno de los elementos del circuito.

. Cuando el voltaje es mínimo en el led, calcule la potencia, en cada elemento.

FUENTE DE 5V

R= 120Ω (0,35V) – Potenciómetro =922 (2,77V) LED= 1,87V = 3,04mA

R= 120Ω (0,37V) – Potenciómetro =890 (2,76V) LED= 1,87V =3,06mA

R= 120Ω (0,96V) – Potenciómetro =254 (2,06V) LED= 1,96V =7,84mA

PREGUNTAS COMPROBACÓN DE CONCEPTOS ACTIVIDAD 7

1. ¿Qué quiere decir máxima transferencia de potencia?

El teorema de máxima transferencia de potencia establece que la potencia máxima entregada por una red se alcanza cuando la resistencia de carga es igual a la resistencia Thevenin o igual a la resistencia de Norton, de la red que contenga las fuentes dependientes o independientes.

Permite calcular cual deberá ser el valor exacto de resistencias que se debe aplicar entre dos puntos para obtener como su nombre lo indica MTP desde la fuente.

2. ¿Cuál es la relación existente entre voltaje, y potencia?

Existe una relación en cuanto al flujo de la corriente, el voltaje es la cantidad de energía que fluye a través de un cable, y la potencia es la fuerza con la que pasa dicha corriente por lo tanto hay relación entre ellas

3. ¿De qué manera influye el rango de tolerancia, en una resistencia, cuando nos referimos a la potencia en ella?

La tolerancia de la resistencia dada por el fabricante se debe a que todos los materiales sufren una modificación de sus propiedades con la temperatura, por lo tanto el valor de la resistencia puede variar positiva o negativamente según el porcentaje de tolerancia especificado en la cuarta banda.

La temperatura se debe al paso de la corriente por ella, y de acuerdo a la potencia de la resistencia es la capacidad que tiene para soportar esa corriente que se manifiesta con la temperatura en el cuerpo de la resistencia, originando una pequeñas variaciones del valor de la resistencia ya sean positivos o negativos, por

lo tanto dentro del diseño y mediciones de un circuito hay que tener en cuenta esta tolerancia dadas en porcentajes.

4. ¿En una resistencia hablamos de potencia consumida o suministrada¿por qué?

Por que fluye una determinada cantidad de corriente y disipa un valor más bajo del procedente de otro elemento o de la fuente directa con ella por lo tanto se puede decir de potencia consumida o suministrada.

ACTIVIDAD OCHO:

TEOREMA DE REDES (Thevenin y Norton)

OBJETIVO:

Analizar el proceso experimental que se lleva a cabo cuando en un circuito por su complejidad, su solución más viable, exige la implementación de alternativas más elaboradas y específicas como el teorema de redes, comúnmente llamado ―Teorema de Thevenin o Teorema de Norton‖

Determinar posibles uso prácticos de los teoremas de Norton yThevenin.

Observar el comportamiento de un equivalente de Norton o Thevenin si cambiamos la polaridad de uno de los elementos presentes en el circuito.

MATERIALES Y EQUIPO:

Dos fuentes reguladas de voltaje o una fuente dual.Multímetro análogo y digital.Protoboard y alambres conectores.Resistencias varias ( entre 100 y 10K ).Puntas para instrumentos (subalmacen).

FUNDAMENTO TEÓRICO

TEOREMA DE NORTON

Dentro de este teorema se manifiesta la idea de simplificación de circuitos, es decir: todo circuito tiene un equivalente que se puede representar como una fuente de corriente y una resistencia en paralelo con dicha fuente.

TEOREMA DE THEVENIN:

Este teorema es relativamente parecido a los equivalentes de Norton, su única diferencia radica en que su modelo se representa por: una fuente de voltaje en serie con una resistencia. Esta clase de circuitos es muy común encontrarla, por ejemplo: un equipo de sonido, es la representación de un equivalente deThevenin, allí encontramos una fuente de voltaje y una resistencia (bafles).

Teóricamente se puede convertir un equivalente de Thevenin a uno de Norton por tanto se puede obtener cualquiera de los dos y luego de una forma sencilla se halla su recíproco.

En las siguientes páginas de Internet podrá encontrar más información:

http://ttt.upv.es/jquiles/prffi/redes/ayuda/hlpthevenin.htm

http://www.bricopage.com/leyes.html

PROCEDIMIENTO

1. Monte el circuito de la Figura 8.1 en un protoboard

2. Con la ayuda del Multímetro digital mida el voltaje presente entre A Y B, sin la resistencia RL

3. Ahora calcule el valor de la resistencia vista desde los terminales A, B.

FIGURA 8.1

Nota: En la teoría se plantea la desconexión de las fuentes, haciendo un cortocircuito entre el positivo y el negativo en cada una de ellas. En la experiencia práctica, esto no es posible porque se dañarían. Lo correcto es desconectar la fuente y luego hacer el corto entre los terminales que ella ocupaba.

4. Después de hallar teóricamente la resistencia de Thevenin (la misma para Norton), coloque en el circuito la resistencia que más se aproxime en su valor, luego mida el voltaje y corriente allí.

5. Compare los valores teóricos de voltaje y resistencia de Thevenin conlos medidos. Saque conclusiones.

6. Monte en un protoboard el circuito de la figura 8,2 y seleccione los valores de resistencias a su gusto.

7. De forma teórica halle la corriente de Norton y la resistencia

.8. Luego conecte RL de acuerdo con el valor calculado.

9. Halle el voltaje, y la corriente allí. Compare estos valores con los teóricos.Si existe diferencia ¿a qué se debe?, si es posible halle el porcentaje de error.

PREGUNTAS COMPROBACÓN DE CONCEPTOS ACTIVIDAD OCHO

1. Explique los criterios y pasos para convertir un circuito equivalente deThevenin a otro de Norton y viceversa. ¿Qué nombre se le da a este nuevo teorema?

R// Para las redes que contienen una fuente de corriente única, el teorema implica que el voltaje entre un par de terminales M,N debido a la acción de la fuente de corriente en las terminales A,B es el mismo que el voltaje en las terminales A,B cuando la fuente de corriente cambia a las terminales M,N

2. ¿Para qué usamos el equivalente de Norton o de Thevenin?

R// Los teoremas de Thévenin y Norton son resultados muy útiles de la teoría de circuitos. El primer teorema establece que una fuente de tensión real puede ser modelada por una fuente de tensión ideal (sin resistencia interna) y una impedancia o resistencia en serie con ella. Similarmente, el teorema de Norton establece que cualquier fuente puede ser modelada por medio de una fuente de corriente y una impedancia en paralelo con ella. El análisis del teorema de Thevenin con respecto al circuito equivalente se puede aplicar también al circuito equivalente de Norton

3. ¿Cambiaría en algo el equivalente de Norton y Thevenin, si se invierte la polaridad de la fuente?

R// Es el mismo, el voltaje en las terminales A,B cuando la fuente de corriente cambia las terminales M,N

ACTIVIDAD 9

TEOREMA DE SUPERPOSICIÓN:

Objetivo:

Determinar valores nominales de tensión y de corriente, en determinadas ubicaciones del circuito donde se tiene más de una fuente de alimentación.

Establecer que el efecto de dos o más fuentes de voltaje sobre una resistencia es igual, a la suma de cada uno de los efectos de cada fuente tomados por separado, sustituyendo todas las fuentes de voltaje restantes por un corto circuito, y todas las fuentes de corriente restantes por un circuito abierto.

Fundamento Teórico:

El teorema de superposición sólo se puede utilizar en el caso de circuitos eléctricos lineales, es decir circuitos formados únicamente por componentes lineales (en los cuales la amplitud de la corriente que los atraviesa es proporcional a la amplitud del voltaje a sus extremidades).1

1Tomado de http://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_superposici%C3%B3n

PROCEDIMIENTO

1. Monte el circuito de la Figura 9.1 en un protoboard.

Figura 9.1

2. Con un amperímetro mida la corriente que circula por RL

R// la corriente que circula por la Resistencia RL es de 4.4 mA

Llevar a cero la fuente de voltaje V2. se utiliza una a la vez mientras se cortocircuita la otra (Principio de superposición). Figura 9.2.

Figura 9.2

Con un amperímetro mida la corriente que circula por RL

R// Con la fuente de 10 V encendida y la otra en apagada o con su voltaje en 0 tomamos la evidencia del voltaje arrojado por el multímetro el cual fue de 09.9 mA

5. Llevar a cero la fuente de voltaje V1. se utiliza una a la vez mientras se cortocircuita la otra (Principio de superposición).

Figura 9.3

6. Con un amperímetro mida la corriente que circula por RL

En esta instancia con la fuete V1 apagada y la V2 encendida procedimos a cerrar el circuito y tomar la medida que está entrando por la resistencia RL la cual nos arrojó como medida 4.4 mA

CONCLUSIONES

Se adquirió los conocimientos teóricos aplicados a las leyes de los circuitos para poder analizar voltaje, conocer sus magnitudes y medidas para el caso de los ejercicios, tales casos son hallar la resistencia, la cantidad de corriente y estas mismas para componentes individuales.

Con las fórmulas para cada caso se determina mediante la ley de ohm, la teoría de Thevenin y Norton Entre otras.

Este trabajo se basa en adquirir experiencia, saber reconocer y conocer las medidas de un circuito DC y AC, de esta manera por medio de instrumento que nos permitieron dicho reconocimiento como lo son el multímetro análogo y digital.

Saber identificar las resistencias, el voltaje, la corriente que pasa por cada nodo, así como el montaje de circuitos en serie, paralelos, mixtos.

El análisis de circuitos es el proceso de determinación de salida de un circuito conocida la entrada y el circuito en sí. Podemos clasificar los elementos de un circuito en dos categorías como: los elementos pasivos y activos.; teniendo en cuenta la energía entregada a los elementos o por los elementos.

BIBLIOGRAFIA

(2008) José Antonio vesga Barrera, Módulo del curso académico Análisis de circuitos DC, Escuela de ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería, Universidad Nacional Abierta y a Distancia, Bucaramanga- Colombia

(2008) Gentil Leonardo Vidal Perdomo, Protocolo del curso académico análisis de circuitos DC, Escuela de ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería, Universidad Nacional Abierta y a Distancia. Neiva-Huila, Colombia