GL-ACC-L01M

GUÍA DE LABORATORIO

ACC1101-L01M DESCRIPCIÓN DE CIRCUITO ELÉCTRICO CARRERA:

INGENERIA EN ELECTRICIDAD Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL TECNICO EN ELECTRICIDAD Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

ASIGNATURA:  ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS EN CORRIENTE CONTINUA SEMESTRE: I PROFESOR:

ANDRÉS GONZÁLEZ V.

1. Introducción Las siguientes actividades tienen como objetivo documentar las experiencias de laboratorio realizadas por el alumno en las sesiones presenciales prácticas, para las cuales deberá utilizar los módulos de desarrollo presentes en su sede. Este último punto es importante, ya que, aunque todos los módulos estandarizados por la escuela analizan los mismos puntos en común para cada uno de los programas de estudio, las actividades a realizar para lograr el desarrollo de las competencias asociadas a los contenidos de estudios, dependen de cada uno de los fabricantes. Por lo tanto, consultar con su profesor las actividades que deberá realizar y documentar. 2. Objetivos  Al completar esta guía el alumno alumno será capaz de: Medir señales continuas Utilizar instrumentos de medida Reconocer las partes de un circuito eléctrico.

-

3. Duración 2 horas 4. Prerrequisitos Ninguno 5. Bibliografía previa  Autor: Boylestad, Robert. Título: Introducción al análisis de circuitos Editorial: Thomson Editores Spain, Paraninfo S.A. Teoría: Principio de electricidad “

”

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6. Marco teórico Descripción de un circuito eléctrico Un circuito eléctrico es un conjunto de componentes eléctricos conectados entre ellos por medio de conductores para formar un camino cerrado donde la corriente eléctrica puede c ircular. Un circuito eléctrico incluye los siguientes elementos fundamentales:   Generadores   Conductores Receptores o cargas.

  

La Fig. 1.1.1 muestra un circuito simple compuesto por un generador de voltaje, una carga, conductores de conexión y un interruptor.

Fig. 1.1.1 Los generadores cumplen la función de transformar energía de algún tipo en energía eléctrica; de acuerdo al tipo de transformación que realizan se dividen en: 

  

Generadores de tipo químico (las clásicas pilas usadas por ejemplo en pequeñas radios, calculadoras, etc.) Generadores de tipo mecánico (dinamos y alternadores) Generadores eléctricos de tipo luminoso (fotoceldas y fotodiodos) Generadores eléctricos de tipo térmico (termocuplas).

La carga absorbe la energía eléctrica y la transforma en energía de otro tipo, por ejemplo las lámparas transforman energía eléctrica en luz y calor, los motores eléctricos transforman energía eléctrica en energía mecánica. Los conductores de conexión tienen ,en cambio, la función de asegurar el pasaje de corriente entre el generador y la carga; finalmente el interruptor sirve para establecer o interrumpir la circulación de corriente del generador a la carga. Los circuitos eléctricos pueden presentar al mismo tiempo más de un elemento diferente y distintas ramas. En este caso representan verdaderas redes eléctricas, tema que será ampliamente tratado en el Módulo 2. Solo queda agregar que el CEI (Comité Electrotécnico Italiano) reunió en folletos la simbología correspondiente a los elementos que componen los circuitos eléctricos; a continuación mostramos algunos símbolos que representan los elementos de circuitos que usaremos en este módulo.

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Concepto de corriente eléctrica Los materiales conductores tienen, desde el punto de vista de su estructura atómica, electrones libres que se mueven de manera desordenada dentro del mismo material. Si, debido a una fuerza externa, este movimiento caótico de electrones se ordena, se crea el fenómeno llamado corriente eléctrica. Un hecho de este tipo se verifica colocando, por ejemplo, una carga positiva grande cerca de un material conductor: los electrones, conscientes de esta carga, se mueven en dirección a ese lugar creando de esta manera un flujo de cargas eléctricas.

Fig. 1.2.1 Debido a que una misma cantidad de carga puede pasar por un a sección del conductor en diferentes momentos, es necesario introducir una cantidad llamada intensidad de corriente eléctrica, para tener una idea de cuanta corriente pasa por un conductor en un instante dado. Más precisamente, se define intensidad de corriente (I) a la cantidad de carga (Q) que pasa en la unidad de tiempo (t) a través de una sección del conductor: I=Q/t La unidad de medida de la intensidad de corriente es el amper y se indica con l a letra A. Ejemplo: Si en un conductor circula una cantidad de carga Q = 6C en 3 seg., la intensidad de corriente es I = 6/3 = 2 A; si, por el contrario, circula la misma cantidad de carga en 1 seg. la intensidad de corriente es igual a: I = 6/1 = 6  A.

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Concepto de voltaje y fuerza electromotriz Para que se produzca el movimiento ordenado de las cargas, es necesario que intervenga un dispositivo externo, capaz de producir la fuerza necesaria para determinar el movimiento de las cargas, es decir, necesitamos un generador eléctrico. Este dispositivo, formado por dos terminales, es capaz de dividir en su interior los electrones de los respectivos átomos, convirtiendo energía de otro tipo, de manera tal que en una de las dos terminales hay electrones y por lo tanto cargas negativas mientras que en el otro hay cargas positivas. Debido a que los electrones presentes en el terminal negativo tienden a combinarse nuevamente con las cargas presentes en el otro terminal, el generador debe hacer un trabajo para obstruir esta fuerza de atracción y para mantener inalterada la diferente distribución de carga. El trabajo hecho por el generador se llama fuerza electromotriz, se indica con la letra E y se mide en Volts.

Fig. 1.2.2 Si conectamos un generador a una carga, por m edio de conductores, los electrones acumulados en el terminal negativo son atraídos por el terminal positivo ocasionando una circulación de corriente: esto significa que los electrones tienen energía potencial. La razón entre la energía potencial Ep y la cantidad total de electricidad Q de los electrones acumulados en el terminal negativo se llama diferencia de potencial o voltaje eléctrico V y se mide, como la f.e.m., en Volts (V): V = Ep /Q Tenemos una d.d.p. o voltaje eléctrico de 1V cuando una cantidad de electricidad de 1Culomb tiene una energía potencial de 1 Joule (J): 1 Volt = 1 Joule / 1 Culomb Cuando el generador es un generador de terminal abierto, es decir, que no está conectado a ninguna carga, la f.e.m coincide con la d.d.p.

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Generadores en paralelo y en serie Dos o más generadores pueden estar conectados en serie o en paralelo. La conexión en serie puede realizarse de dos maneras: 1) conectando el terminal negativo del primer generador al terminal positivo del otro generador, las f.e.m concuerdan y la d.d.p. total es igual a la suma de las d.d.p. de cada generador;

Fig. 1.2.3 2) Conectando el terminal negativo del primer generador al terminal negativo del otro generador, la f.e.m. no concuerdan y la d.d.p. total es igual a la diferencia de las d.d.p. de cada generador.

Esta conexión se llama en oposición. Si U1 > U2 la d.d.p total resulta positiva (terminal positivo arriba) Si U1 = U2 la d.d.p. es nula Si U1 < U2 la diferencia U resulta negativa (terminal positivo abajo)

Fig. 1.2.4 Considerando el caso mas común de generadores que tienen una misma f.e.m y resistencia interna, la conexión en paralelo se obtiene conectando entre ellos los terminales positivos y, separadamente, los terminales negativos. En este caso la d.d.p de las terminales comunes es igual a la d.d.p de cada generador.

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Fig. 1.2.5

Concepto de resistencia eléctrica Hemos dicho que la corriente eléctrica es un flujo ordenado de cargas eléctricas. Estas cargas, durante su camino por dentro del conductor, golpeando los núcleos atómicos fijos, están obligadas a hacer tortuosas trayectorias, con la consecuente pérdida de energía bajo la forma de calor (caída de voltaje). Las fuerzas que obstaculizan el pasaje de las cargas se llaman resistencias eléctricas y dependen de la estructura en sí misma del material conductor. La resistencia eléctrica, indicada con la letra R y medida en Ohms (Ω ), se puede comparar al viento que sopla en dirección opuesta al movimiento de un ciclista, quien debe cubrir una cierta trayectoria. Los elementos de un circuito diseñados específicamente para oponer un determinado valor de resistencia se llaman resistencias o resistores. Para abordar el estudio de los circuitos eléctricos es útil establecer direcciones convencionales para los voltajes y las corrientes. Se adopta como dirección convencional de la corriente la opuesta a la dirección real, es decir, la que va desde el terminal positivo del generador al terminal negativo. Esta elección, ya hecha en los orígenes del estudio del fenómeno eléctrico, ha sido mantenida incluso luego de un estudio más profundo del fenómeno de conducción, ya que en el análisis de un circuito fijar una dirección de la corriente, que no corresponde a la real, y respetarla siempre, prácticamente no modifica los resultados. Por lo que respecta a las cargas adoptamos como terminal positivo el terminal adonde llega la corriente y como negativo el terminal por donde sale la corriente. Finalmente, para los voltajes y las fuerzas electromotrices se establece como dirección convencional la que va desde el terminal negativo al positivo. En la Fig. 1.2.6 se representa la dirección convencional de las cantidades eléctricas recién mencionadas.

Fig. 1.2.6

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7. Actividades a realizar Actividad: CIRCUITO ELÉCTRICO a. Equipos requeridos -

1 Modulo 1 1 Consola de alimentación. b. Número de alumnos sugerido por equipo

-

Se recomienda realizar esta actividad en un máximo de dos personas c. Instrumentos requeridos

-

1 Multitester d. Herramientas requeridas

-

Ninguna e. Descripción y procedimiento

Circuito eléctrico Esquema eléctrico

Fig. 1.1

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Esquema topográfico

Fig. 1.2

Fig. 1.3

EXPERIMENTACIÓN insertar el módulo 1 en la consola y ajustar el interruptor principal a la posición ON colocar el interruptor S1 en OFF Conectar un multímetro, ajustado como un voltímetro de CC, Fig. 1.2; girar el potenciómetro +V, para ajustar el voltaje a 5V; colocar el interruptor S1 en ON: la lámpara se enciende colocar el interruptor S1 en OFF; Conectar un multímetro, ajustado como un amperímetro de CC, Fig. 1.3; leer el valor de corriente y anotarlo en "RESULTADOS OBTENIDOS"; repetir las operaciones previas con un voltaje ma yor y escribir los valores;

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Resultados Obtenidos V=

V

I=

mA

=

A

V=

V

I=

mA

=

A

PREGUNTAS La unidad de medida de la corriente es: 1 Ohm

2 3 4

B

Amper Faradio

Conductor

Respuesta:

Semiconductor Material aislante

La parte del circuito que disipa la energía se llama:

1 2

D

Respuesta:

Un material sin electrones libres se llama:

1 2 3

C

Volt

Generador

Respuesta:

Carga

La unidad de medida de la fuerza electromotriz (f.e.m.) es:

1 2 3

Amper Volt

Respuesta:

Ohm

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Pauta de evaluación de la guía Rut

Nota (Nota = N1-Descuento)

 Alumno  ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS EN CORRIENTE CONTINUA

 Asignatura N°Actividad

1

Nombre

Sigla  ACC1101

.

Sección

DESCRIPCIÓN DE UN CIRCUITO ELECTRICO

Documentación de las experiencias de laboratorio realizadas por el alumno en las sesiones presenciales prácticas, para las cuales deberá utilizar los módulos de desarrollo presentes en su sede.

Descripción

60% Habilidades Logrado:

7

Logrado con errores:

4

No logrado:

Descripción

1

C/Multitester

15%

El alumno realiza en forma correcta la conexión del multitester según la magnitud que debe medir para esta actividad.

M/Intensidad

10%

El alumno realiza la medición de intensidad de corriente.

M/Tensión

10%

El alumno realiza la medición de tensión.

C/Tabla

10%

El alumno completa de la tabla de acuerdo a lo requerido en cada casillero.

R/Preguntas

15%

El alumno responde las preguntas de la actividad en forma adecuada.

40% Desarrollo actividad: Funcionamiento Logrado:

7

 Actividad

Logrado con errores: 4

No logrado: 1

Descripción

Las actividades son desarrolladas según lo indicado por los módulos de desarrollo, sin faltar ningún punto.

40%

N1:

Orden

 Actitudes : Descuento (si se aplica) en cada item  - Máximo 3,5 puntos menos de la nota Descripción  - Logrado  - No Logrado Mantiene el orden del informe, según lo descrito en las 0.5 instrucciones

Limpieza

0.5

 Actividades

1.5

Responsabilidad

1.0

El alumno debe

Descuento Repetir experiencia

El informe no contiene manchas de ningún tipo y es reflejo de un desarrollo pulcro por parte del grupo desarrollador Realiza la TOTALIDAD de las actividades dadas por el profesor y realizadas en los laboratorios El grupo demuestra responsabilidad al entregar el informe en los plazos establecidos.

Pasar a experiencia siguiente

Firma Alumno Nota: El descuento en las actitudes se realizará siempre y cuando el alumno no haya mostrado una actitud acorde de la actividad en al menos una de las actividades de la guía. Ha sido

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