5 INFORME Equipos Eléctricos de Uso Frecuente

 

 

LABORATORIO DE FISICA II 2016-A

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN……………………………………………………...2  

I.

OB JETIVOS ……………………………………………………………3 

II.

MA RCO TEÓRICO…………………………………………………….4

III.

MATERIALES………………………… ................................... ……...8 

IV.

PARTE EXPERIMENTAL ..………............................................ ….12 

V.

CONCLUSIONES…………………….……………………………….19 

VI.

RECOMENDACIONES……………………………………………… ..20

VII.

CUESTIONARIO…………………………………………………… .…21 

VIII.

ANEXOS……………………………………………………..………….32 

IX.

BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………...33  

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INTRODUCCIÓN

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I.- OBJETIVO OBJ ETIVOS S

a)  Reconocer y analizar las herramientas y técnicas básicas del laboratorio de

análisis de circuito como: diagramas esquemáticos y símbolos, instrumentos, etc. Esto para armar los circuitos y realizar los experimentos requeridos.  b)  Reconocer que tipo de corriente son los materiales a usar.  

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II.-MARCO TEÓRICO LEY DE OHM

El ohmio  (también ohm) es la unidad de medida de la resistencia que oponen los materiales al paso de la corriente eléctrica y se representa con la letra W o con el símbolo o letra griega Ω (omega). El ohmio se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica una columna de mercurio (Hg) de 106,3 cm de alto, con una sección transvers transversal al de 1 mm 2, a una temperatura de 0º Celsius. Esta ley relaciona los tres componentes que influyen en una corriente eléctrica, como son la intensidad (I), la diferencia de potencial o tensión (V)  y la resistencia (R) que ofrecen los materiales o conductores conductores.. La Ley de Ohm  establece que “la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inv ersamente proporcional a la resistencia del mismo”, mismo”, se puede expresar matemáticamente en la siguiente fórmula o ecuación:

donde, empleando unidades del  del Sistema internacional  , tenemos  tenemos que: internaci onal de Medidas ,      

 



I =

Intensidad en amperios  (A) V = Diferencia de potencial en voltios  (V) R = Resistencia en ohmios  (W o Ω). 

Léase: La intensidad (en amperios) de una corriente es igual a la tensión o diferencia de potencial (en voltios) dividido o partido por la resistencia (en ohmios).  De acuerdo con la “Ley de Ohm”, un ohmio el valor que posee o Ω) es Ω) eseléctrico resistencia eléctrica cuando al conectarse a (1unW circuito de un voltiouna (1 V) de tensión provoca un flujo o intensidad de corriente de un amperio (1 A).

La resistencia eléctrica, por su parte, se identifica con el símbolo o letra (R) y la fórmula general (independientemente del tipo de material de que se trate) para despejar su valor (en su relación con la intensidad y la tensión) derivada de la fórmula general de la Ley de Ohm, es la siguiente:

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1. RESISTENCIA ELÉCTRICA

Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que encuentra la corriente eléctrica para recorrerla. Su valor Su  valor se mide en ohmios y se designa con la letra griega omega mayúscula (Ω). La materia presenta 4 estados en relación al flujo de electrones. Éstos son Conductores, Semi-conductor Semi-conductores, es, Resistores y Dielectricos. Todos ellos se definen por le grado de oposición a la corriente electrica (Flujo de Electrones). Esta definición es válida para la corriente continua y para la la corriente  corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia. Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales ciertos  materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, de temperatura,   aparece un fenómeno denominado superconductividad, superconductiv idad, en el que el valor de la resistencia es prácticament prácticamentee nula. La resistencia electrica se mide con el Ohmímetro es un aparato diseñado para medir la resistencia eléctrica en ohmios. Debido a que la resistencia es ladiferencia de potencial que existeunenohmímetro un conductor por dos la intensidad de ylapara corriente que pasa por el mismo, tienedividida que medir parámetros, ello debe tener su propio generador para producir la corriente eléctrica. el éctrica.

2. CLASES DE CIRCUITOS 2.1. 

CIRCUITOS EN SERIE

En un circuito en serie los receptores están instalad instalados os 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 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

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un circuito tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor.

2.2. 

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.  Caida y 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.

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Características de los circuitos serie y paralelo Serie Resistencia Aumenta al incorporar receptores Caida de Cada receptor tiene la tensión

Intensidad

suya, que aumenta con su resistencia. La suma de todas las caídas es igual a la tensión de la pila. Es la misma en todos los receptores e igual a la general en el circuito. Cuantos más receptores, menor será la corriente que circule.

Paralelo Disminuye al incorporar receptores

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

Cada receptor es atravesado por una 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.

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SIMBOLOGIA

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III. MATERIAL MATERIALES ES MATERIALES

DESCRIPCIÓN DESCR IPCIÓN

Fuente de pod er de 1.5V a 20V DC

La fuente de poder se puede describir como una fuente de tipo eléctrico que logra transmitir corriente eléctrica por la generación de una diferencia de potencial entre sus bornes.

IMAGEN

Un multímetro, también denominado polímetro,1 o tester, es un instrumento

Multimetro digital Sanwa CD800 (02)

eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas, como corrientes y potenciales (tensiones), o pasivas, como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Se denomina resistor al

componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito 5 resistencias eléctrico. En el propio argot con bandas b andas de eléctrico y electrónico, son color conocidos simplemente como resistencias. Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

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Protoboard

Puntas de prueba del multímetro

El protoboard o breadbord: br eadbord: Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamientoo del mismo. funcionamient Una punta de prueba (o simplemente una punta) es un dispositivo que permite realizar una conexión física entre una fuente de señal o punto de prueba (DUT) y un instrumento de medición electrónico, como por ejemplo un osciloscopio.

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IV. PARTE EXPERIMENTAL  A) ACTIVIDA ACTIVIDAD D N°1:

a) Con la ayuda de un multímetro digital marca SANWA CD800 mediremos la diferencia de potencial (Voltaje) de una pila, batería, fuente y transformador.

b) Para realizar esta acción en el multímetro giramos suavemente el selector de la función apagado (OFF) hasta la función del voltímetro esperamos un minuto. c) Después presionamos el botón MODE. Esto cambia el modo de voltaje DC a voltaje AC lo cual se usara dependiendo cuál sea el aparato. d) En la pila, batería y fuente es corriente continua porque lo que se usaremos el multímetro en modo DC. e) El transformador es corriente alterna por lo qque ue utilizaremos nuest nuestro ro multímetro en modo AC.

Voltaje(V)

Pila

Batería

Fuente

Transformador Transformador

Min.

-1.52

-2.895

-1.248

-7.5

Máx.

1.521

2.872

1.247

7.4

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1 1

 

 

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B) ACTIVIDAD N°2:

a) Tomamos la placa de resist resistores ores con band bandas as de color, Medi Mediante ante el código de colores determinaremos su posible valor ‘’Rt’’ y mediante la fórmula:

Siendo nuestra placa de resistores:

Del gráfico Del gráfi co empez empezaremos aremos por el resis resistor tor de la parte parte izquierda y así sucesivamente sucesiv amente hasta llegar a la últi última ma de la derecha.  UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

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Para el resistor N°1:

Del gráfico tenemos que: No Color código

Banda1 Rojo 2

Banda2 Negro 0

Banda3 Negro *1

Banda4 Dorado 5%

Por lo tanto reemplazamos en nuestra ecuación:  =  ∗ 10    = 20 ∗ 10  = 20

Debido a la banda 4 tenemos su porcentaje de error del 5% , entonces:  = 5% ()   = 5% (20) = 0.1 

Posteriormente hallamos la medida de la resistencia pero con la ayuda del multímetro y tendremos la resistencia ´ Re(Ω)´. Luego calculamos la diferencia de ambas resistencias teórica y experimental y a la resultado lo llamaremos D(Ω). Entonces obtendríamos el siguiente cuadro:  

Rt(Ω) 20 ± 0.1

Re(Ω) 

D(Ω) 

20.6

-0.6

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Para el resistor N°2:

Del gráfico tenemos que: No Color código

Banda1 Verde 5

Banda2 Negro 0

Banda3 Negro *1

Banda4 Dorado 5%

Por lo tanto reemplazamos en nuestra ecuación:  =  ∗ 10    = 50 ∗ 10  = 50

Debido a la banda 4 tenemos su porcentaje de error del 5% , entonces:  = 5% ()   = 5% (50 50)) = 2.5 

Posteriormente hallamos la medida de la resistencia pero con la ayuda del multímetro y tendremos la resistencia ´ Re(Ω)´. Luego calculamos la diferencia de ambas resistencias teórica y experimental y a la resultado lo llamaremos D(Ω). Entonces obtendríamos el siguiente cuadro:  

Rt(Ω) 50 ± 2.5

Re(Ω) 

D(Ω) 

52.4

-2.4

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Para el resistor N°3:

Del gráfico tenemos que: No Color código

Banda1 Café 1

Banda2 Negro 0

Banda3 Café *10

Banda4 Dorado 5%

Por lo tanto reemplazamos en nuestra ecuación:  =  ∗ 10    = 10 ∗ 10  = 100

Debido a la banda 4 tenemos su porcentaje de error del 5% , entonces:  = 5% ()   = 5% (100 100)) = 5.0 

Posteriormente hallamos la medida de la resistencia pero con la ayuda del multímetro y tendremos la resistencia ´ Re(Ω)´. Luego calculamos la diferencia de ambas resistencias teórica y experimental y a la resultado lo llamaremos D(Ω). Entonces obtendríamos el siguiente cuadro:  

Rt(Ω) 100 ± 7.5

Re(Ω) 

D(Ω) 

98.6

1.4

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1 5

 

 

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Para el resistor N°4:

Del gráfico tenemos que: No Color código

Banda1 Café 1

Banda2 Verde 5

Banda3 Café *10

Banda4 Dorado 5%

Por lo tanto reemplazamos en nuestra ecuación:  =  ∗ 10    = 15 ∗ 10  = 150

Debido a la banda 4 tenemos su porcentaje de error del 5% , entonces:  = 5% ()   = 5% (150) = 7.5 

Posteriormente hallamos la medida de la resistencia pero con la ayuda del multímetro y tendremos la resistencia ´ Re(Ω)´. Luego calculamos la diferencia de ambas resistencias teórica y experimental y a la resultado lo llamaremos D(Ω). Entonces obtendríamos el siguiente cuadro:  

Rt(Ω) 150 ± 7.5

Re(Ω) 

D(Ω) 

149.4

0.6

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Para el resistor N°5:

Del gráfico tenemos que: No Color código

Banda1 verde 3

Banda2 Negro 0

Banda3 Café *10

Banda4 Dorado 5%

Por lo tanto reemplazamos en nuestra ecuación:  =  ∗ 10    = 30 ∗ 10  = 300

Debido a la banda 4 tenemos su porcentaje de error del 5% , entonces:  = 5% ()   = 5% (300 300)) = 15.0 

Posteriormente hallamos la medida de la resistencia pero con la ayuda del multímetro y tendremos la resistencia ´ Re(Ω)´. Luego calculamos la diferencia de ambas resistencias teórica y experimental y a la resultado lo llamaremos D(Ω). Entonces obtendríamos el siguiente cuadro:  

Rt(Ω)

Re(Ω) 

300 ± 15.0

279.9

D(Ω) 

2.1

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B) ACTIVIDAD N°3: a) Para esta experiencia conectamos nuestra fuente de poder a la toma corriente, encendemos y calibr amos de manera que la sa salid lida a de los bornes bor nes sea de 1 voltio .

b) Armamos nuestro circuito que el profesor nos dibujó en pizarra manteniendo la fuente apagada y encendemos en el instante de conectar a cada resistor.

c) Realizaremos esta experiencia con cada uno de nuestros 5 resistores que tenemos en nuestra placa.

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d) Anotamos nuestros datos con la ayuda del multímetro previamente configurado uno de ellos a realizar la función de amperímetro mientras el otro de voltímetro.

No

1

2

3

4

5

R(mΩ) 

0.02

0.05

0.0978

0.1483

0.2966

I(mA)

84.3

41.8

22.92

15.7

7.99

V(volt.)

1.688

2.094

2.241

2.328

2.37

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V. CONCLUSIONES

a) Concluimos que el multimetro es un instrumento eficaz en la medición de variables eléctricas además de saber su buenyempleo obtener una buena interpretación de datos, símbolos, decimales escalaspara de medición. b) En el procedimiento B podemos co concluir ncluir que la diferencia entre la resistencia teórica y la resistencia experimental es muy poca ya que los datos tomados son muy cercanos. c) En el procedimiento C se se comprueba la teoría ccon on la formula V = I * R yyaa que con los datos se comprueba efectivamente que el producto de las resistencias con la intensidad de electricidad es igual al voltaje. d) También se llega a pensar que el método de codificación mediante co colores lores para las resistencias está muy bien diseñado ya que es fácil de interpretar, es de fácil manipulación

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VI. RECOMENDACIONES

a) Tener cuidado al usar el multímetro ya que es un objeto muy delicado.  b) Observar las unidades que el multímetro está midiendo.  c) Cambiar para cada experiencia el tipo de corriente a utilizar.  d) Conectar correctamente correctamente el sistema de la experiencia 3. 

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VII.CUESTIONARIO 1.- En cualquier cir circuit cuito o eléctrico eléctric o ¿Cuál ¿Cuál es el símbolo de los equipo s eléctric eléctricos os usados en la experiencia?

En las experiencias hemos usado un multímetro, recibe este nombre ya que tiene tres equipos eléctricos incorporados en él: voltímetro, amperí amperímetro metro y ohmímetro. Los símbolos de estos son:

Óhmetro / ohmímetro

Voltímetro

Amperímetro

2.- ¿P ¿Por or qué q ué un voltímetro vol tímetro s e conecta en paralelo paralelo y un amperímetro en serie?

Como el voltímetro busca medir la diferencia de potencial eléctrico que hay entre dos puntos de un circuito (la fuerza con la que corre la corriente), el voltímetro se conecta en paralelo; por eso tiene que hacerlo entre ambos puntos. Justamente por esto el voltímetro además debe poseer una alta resistencia eléctrica para que no disipe los resultados. En cambio el amperímetro se conecta en serie debido a que la intensidad de corriente es la cantidad electrones que fluyen el conductor, podemos decir que la corriente se de pide en serie para que el por amperímetro seaentonces una extensión del conductor (la corriente circula por él) y sepamos cuantos electrones pasan por él; es decir, se mide la intensidad. 3.- ¿C ¿Cuál uál es la regla o ffórm órmula ula de la resis tencia para resist resistores ores de 5 bandas de color?

Para resistencias de precisión, es decir, con tolerancias menores del +/-5% se usa la codificación de 5 bandas. El principio es el mismo del de 4 bandas, pero la banda multiplicadora es la cuarta mientras que la tercera es otro dígito que se agrega a los otros de las dos primeras pr imeras bandas. En la tabla siguiente les muestro todos los colores,

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las bandas y los valores correspondientes para la codificación a 5 bandas. Como en el otro caso, en la parte alta del diseño podemos ver un ejemplo concreto.

Es importante notar que el agregar un tercer dígito hace que el multiplicador aumente de una década su valor. Por lo tanto, una resistencia de 10K codificada con 4 bandas tendrá un multiplicador de color naranja mientras que con 5 bandas el multiplicador será rojo. Para los que estamos acostumbrado acostumbradoss a usar resistencias codificadas con 4 bandas, y que reconocemos "al vuelo" los valores, las de 5 bandas pueden desconcertarnos al inicio. 4.- ¿Cuál es el error porcentual de sus mediciones hechas con el multímetro Sanwa?

-

En el el procedimiento B:

N° 1 2 3 4

Rt ()  20 50 100 150

Re ()  20.6 52.4 98.6 149.4

D ()  -0.6 -2.4 1.4 0.6

5

300

297.9

2.1

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Error Porcentual:

% =

|     −     |  ó

× % % 

Pero sabemos que:  =   −   

Donde: Rt: valor teórico Re: valor experimental Entonces aplicando D en la primera fórmula: % =

||

×  % % 



Caso 1: % =

% =

|| 

|−0.6| 20

× % % 

× 100% = % 

Caso 2: % =

% =

|−2.4 −2.4|| 50

|| 

× % % 

× 100% = .  % % 

Caso 3: % =

|| 

× % % 

|1.4 1.4|| % = 98.6 × 100% = .%  UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

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Caso 4: % =

|| 

× % % 

|0.6 0.6|| % = 149.4 × 100% = .% 

Caso 5: % =

% =

|2.1| 297.9

|| 

× % % 

× 100% = .  % % 

5.-  Usando los símbolos correctos dibuje un circuito que le permita medir la corriente cor riente y el voltaje de un resis tor alim alimentado entado por una fuente de poder D DC. C.

v

6.- Divida los valor valores es del voltaje entre los valor es de la cor corriente riente eléctric eléctrica a de la tabla N°3 N°3 y compare el el resul resultado tado con llos os valor valores es de la resist resistencia encia e eléctri léctrica, ca, halle la diferencia dif erencia en cada ca caso. so.

Tenemos la tabla:

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No

1

2

3

4

5

R(mΩ) 

0.02

0.05

0.0978

0.1483

0.2966

I(mA)

84.3

41.8

22.92

15.7

7.99

V(volt.)

1.688

2.094

2.241

2.328

2.37

Sabemos Sa bemos qu que e:

 =  ∗   

=



 

Nuestras resistencias experimentales comparamos con las resistencias   teóric as que hallamos en lla a experienci experiencia a N°2 N°2::  

* Cabe resaltar que en la tabla nuestras resistencias aparecen ‘’mΩ’’ para poder comprarlos lo convertiremos a ‘Ω’, entonces:

Rteórica.(Ω) 

20

50

97.8

148.3

296.6

Rexperi.(Ω) 

20

50

100

150

300

0

0

2.2

1.7

3.4

Diferencia

es muy cero por lo que Podemos aprecias queasertivos la diferencia hemos sido lo más posibles al pequeña, hacer lasprácticamente mediciones experimentales. 7.-Escriba sus conclusiones y recomendaciones. CONCLUSIONES

a) Concluimos que el multimetro es un instrumento eficaz en la medición de variables eléctricas además de saber su buen empleo para obtener una buena interpretación de datos, símbolos, decimales y escalas de medición.

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b) En el procedimiento B podemos co concluir ncluir que la diferencia entre la resisten resistencia cia teórica y la resistencia experimental es muy poca ya que los datos tomados son muy cercanos. c) En el procedimiento procedimiento C se com comprueba prueba la teorí teoríaa con la fformula ormula V = I * R ya que con los datos se comprueba efectivamente que el producto de las resistencias con la intensidad de electricidad es igual al voltaje. d) También se llega a pensar que el método de codificación mediante co colores lores para las resistencias está muy bien diseñado ya que es fácil de interpretar, es de fácil manipulación RECOMENDACIONES e) Tener cuidado al usar el multímetro ya que es un objeto muy delicado.  f) Observar las unidades que el multímetro está midiendo.  g) Cambiar para cada experiencia el tipo de corriente a utilizar.  h) Conectar correctamente el sistema de la experiencia 3. 

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VIII. ANEXOS

¿Q ¿Qué ué energía lllleva eva un rayo? rayo ? Ahora mismo se están produciendo en el mundo unas 20.000 tormentas, que lanzan unos cien rayos por segundo . Por término medio, tienen lugar al año entre 16 y 17 millones de tormentas, unas 44.000 diarias. Esto supone que caen 8 millones de relámpagos de  relámpagos al día, capaces de liberar una energía comparable a 2 millones de toneladas de dinamita.

Se calcula que cada rayo mide unos 5 kilómetros de longitud por solo 1 centímetro de anchura, y descarga entre 1.000 y 10 10.0 .000 00 millo millones nes de julio ju lioss de energía, con una corriente de hasta 200.000 amperios y 100 millones de voltios. El aire circundante puede alcanzar temperaturas de 20.000 ºC, más de tres veces la de la superficie del Sol, que ronda los 6.000 ºC. Por eso los los rayos  rayos son tan letales.

El proceso de formación de rayos  en la atmósfera es complejo. Se trata de una descomunal descarga eléctrica que se produce cuando el movimiento ascendente y descendente del aire dentro de un cumulonimbo  ––la nube de tormenta – crea dos zonas de potencial eléctrico opuesto: en la parte superior de la nube se acumulan las partículas con carga positiva y en la parte baja, las negativas. Cuando la separación entre unas y otras es muy grande, se produce el rayo en el interior de la nube, entre nubes distintas o entre la nube y la tierra. La mayoría de las descargas eléctricas que se generan en una tormenta no llegan a la superficie terrestre.

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IX. BIBLIOG BIBL IOGRAFÍA RAFÍA 1. Leyva, N. & Leyv Leyva, a, T. (2012). Física I. Primera edició edición. n. Edit. Moshera: Lima, Perú 2. Sears & Zemansky (2012) Fí Física sica Univ Universitaria. ersitaria. De Decimosegunda cimosegunda edición. E Edit. dit. Pearson: México 3.  Anexo  An exo ext extraíd raíd o de:   http://www.muyinteresante.es/curiosidades/preguntasrespuestas/cuanta-energia-desc respuestas/cu anta-energia-descarga-un-rayo-991390901 arga-un-rayo-991390901895 895

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