Informe 3 Lab Circuitos i

Introducción

Laboratorio de Circuitos Eléctricos I

El presente informe contiene el desarrollo de la experiencia de la práctica numero 4: “Leyes de Kirchhoff ” y se procederá al manejo de los instrumentos dispuestos en el laboratorio

para lograr dicha experiencia. En esta

práctica se se debe manipular manipular el multímetro, multímetro, con la finalidad de de medir las

resistencias presentes en el circuito preestablecido en el laboratorio, y de medir cada voltaje y corriente en cada sección del circuito, para luego compararlo, y observar si se cumplen las leyes de Kirchhoff en función de las tensiones y las corrientes, mediante estas formulas fundamentales en el análisis de circuitos eléctricos. Sin embargo, antes de realizar las experiencias debemos establecer un marco teórico, estipulado por la práctica que plantea plantea los siguientes objetivos: 

Verificación de las ley de tensiones de Kirchhoff 



Comprobación de la ley de corrientes de Kirchhoff 

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Marco Teórico

Laboratorio de Circuitos Eléctricos I

En las actividades anteriores se expuso que cada componente de un circuito en serie atravesado por la misma corriente producida por la tensión de alimentación, por lo tanto, en los extremos de cada componente cae una tensión cuyo valor esta dado por:

             Esta relación, conocida como “ley de Kirchhoff para las tensiones”, puede expresarse de dos formas diferentes: 

La suma de las f.e.m. presentes en los extremos de las resistencias es igual a la f.e.m.

  ∑  La suma algebraica de todas las tensiones presentes en un circuito cerrado es igual a cero:   ∑   

aplicada: 

Para los circuitos serie resulta útil la siguiente formula denominada del divisor de tensión, derivada de las leyes de ohm y de Kirchhoff.

     Esta fórmula permite calcular directamente la tensión en los extremos de un componente, conociendo su valor de resistencia, la resistencia equivalente del circuito y la tensión producida por la fuente de alimentación. Además, en el capitulo anterior se expuso que, en un circuito paralelo, cada componente es sometido a una tensión igual a la de la tensión de alimentación; por lo tanto, cada componente es atravesado por una corriente cuyo valor esta dado por:

      

Ya que la suma de las admitancias Yi es igual a la admitancia equivalente Yeq, la suma de las corrientes que atraviesan las resistencias es igual a la corriente producida por la fuente de alimentación:

           (   )    Esta relación, conocida como “Ley de Kirchhoff para las corrientes” , puede expresarse de dos formas diferentes: 

La suma de las corrientes corrientes entrantes en un nodo es igual a la suma de las corrientes

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Marco Teórico

Laboratorio de Circuitos Eléctricos I

Para los circuitos conectados en paralelo resulta útil la siguiente formula denominada divisor de corriente, derivada de las leyes de ohm y de Kirchhoff:

     Esta formula permite calcular directamente la corriente que circula a tr avés de un componente, conociendo su valor de resistencia, la resistencia equivalente del circuito y la corriente producida por la fuente de alimentación.

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Laboratorio de Circuitos Eléctricos I

Desarrollo

Verificación de la ley de Kirchhoff para las corrientes. 

Conectar los puentes J25, J27, J28, J29, J30, de manera de realizar el circuito que se muestra en la figura 1.



Medir la tensión (V) y la corriente (I) producida por la fuente de alimentación



Conectar el amperímetro en lugar de los puentes J25 y J27, de acuerdo al esquema que se muestra en la figura 2.

  



Medir las corrientes



Con la ayuda de las polaridades de los amperímetros, las tensiones presentes en los extremos de las resistencias R12, R13 y la tensión de alimentación, definir la dirección de las corrientes

    para el nodo A.

1. Con los datos así obtenidos, ¿se puede afirmar que se verifico el principio de Kirchhoff:

         aplicado al nodo A? 

4) Si: I = 23,92 mA

Voltaje: 12,37 V Corriente Ia1= 11,43 mA

23,92 – 11,43 – 12,40 = 0,09

Ia2= 12,40 mA

0

2. ¿Se puede afirmar que el principio de Kirchhoff se verificó también para el nodo B?  1) Si, también en este caso resulta válida la ley de Kirchhoff. Ir3= 8,37 mA

Ir4= 3,20 mA

-8,37 – 3,20 + 12,40 = 0,76

0

3. ¿La suma de las corrientes que atraviesan las 3 resistencias es igual a la corriente  producida por la fuente fuente de alimentación?  3) Si, porque se tiene un circuito en paralelo: la corriente que pasa por R13 mas la que pasa por Ri4 es igual a la corriente de j27 (Ia1) y como I=Ia2 (la corriente que pasa por la otra resistencia es decir R12) + Ia1 (la corriente re sultante por la suma de las primeras 2) entonces si se cumple. Ahora: 

Desconectar el puente J25 y conectar el puente j26, de manera de realizar el circuito que se muestra en la figura 4



Regular el trimmer R V4 en aproximadamente la mitad de su valor.



Medir la corriente producida por la fuente de alimentacion



Calcular con la ley de Kirchhoff, utilizando los valores de Ir13 e Ir14 anteriormente

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Laboratorio de Circuitos Eléctricos I Desarrollo





Sabiendo que R12 vale 1K , calcular el valor de la

resistencia conectada mediante Rv4

4. Dicho valor, respecto al valor del trimmer Rv4, vale: 3) la mitad: porque la resistencia no se podía regular y su valor era de 1K 



Conectar los puentes J32 y J34, el amperímetro entre 13-14 y el voltímetro entre 15-16, de acuerdo al esquema que se muestra e n la figura 5



Medir la tensión y la corriente producidas por la fuente de alimentación



Situar el voltímetro para medir la tensión en los extremos de las resistencias R15, R17, R18. Medir las tensiones en los extremos de cada resistencia, anotando sus valores en la tabla.



Calcular, utilizando el valor medido de I (Vi = Ri * I) de las tensiones presentes en los extremos de las resistencias y anotar los valores e n la misma tabla



Sumar los diferentes valores de Vi o btenidos.

5. ¿Con los resultados así obtenidos se puede concluir que el principio de Kirchhoff es V = Vr15 + Vr17 + Vr18?  5) Si, aunque existen leves diferencias entre las 2 tensiones totales debido a los posibles errores de medida. Vr15 = 2,61 V

Vr17 = 3,84 V

V = Vr15 + Vr17 + Vr18 

Vr18 = 5,75

V = 12,27

12,27 = 2,61 + 3,84 + 5,75 = 12,20

 12,27

Conectar los puentes J17, J19, J21 y J23 y el amperímetro entre 7-8, de manera de realizar el circuito que se muestra en la figura 6



Regular el trimmer Rv3 en su máximo valor



Medir la corriente I que atraviesa el circuito



Calcular la tensión en los extremos de las resistencias R9 y R10 (Vri = Ri * I)



Aplicar la ley de Kirchhoff para determinar la t ensión en los extremos de RV3//R11



Aplicar la ley de ohm para determinar el valor de la resistencia RV3//R11 (R=V/I)

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Laboratorio de Circuitos Eléctricos I

Desarrollo

7. ¿La tensión en los extremos de R11//Rv3 ha variado. Por qué?  4) R11//RV3 disminuyó: como la resistencia equivalente disminuyó; en la fórmula V=R*I (Ley de Ohm), V dará un valor menor.

8. Un circuito serie, compuesto por 5 resistencias R1, R2, R3, R4, R5, es atravesado por una



corriente de 13,4 mA y alimentado por una tensión de 220V. Conociendo: R1=4,7K   , R2=



 y R4= 390  , ¿cual es el valor de R5? 

8,2 K   , R3= 220 



2) 2,9 K .

 V =8,2k.13,4mA= 109,88 V V =220.13,4mA= 2,948 V V =390.13,4mA= 5,226 V V = 220V -V - V - V - V  V = 38,966 V         V/R  R = V /I  R = 38,966 V/13,4mA =2907,91  = 2,9 K Un circuito resistivo serie, de resistencia equivalente 398 K  , es alimentado por una V1=4,7k .13,4mA= 62,98 V 2

3

4

5

1

2

3

4

5

5

9.

5

5

tension de 110V. En los extremos de una de las resistencias del circuito se mide una

tension de 13V. ¿Cual es el valor de la resistencia? 

A



4) 47 K : 110/398000=2,76x

=47036,3647 K

13/2,76x



10. Un circuito resistivo paralelo, de resistencia equivalente de 8,2 K   , tiene una corriente de alimentacion de 750mA. Una de las resistencias es atravesada por una corriente de 110mA. ¿Cual es el valor de la resistencia? 



*750x= 6150

4) 56 K : 8,2x

=55909,0956 K

6150/110x

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Laboratorio de Circuitos Eléctricos I

Conclusiones

1

En base a los resultados obtenidos en la práctica No.1 podemos concluir que se logró abarcar

todo los conceptos básicos y características de la electricidad por medio de los cuales pudimos realizar una serie de experimentos que lograron cubrir el planteamiento teórico y práctico de dicha actividad. Además, obtuvimos conocimiento acerca de los riesgos de las corrientes eléctricas, sus medidas, simbología, medidas y de qué manera se comporta. También dicha práctica abarco el campo de la seguridad a nivel de electricidad. Con respecto a la práctica No.2 podemos concluir que pudimos cubrir todo lo estudiado acerca de la electricidad y los diferentes tipos de instrumentos de medición, tanto la forma de conexión, como el uso de cada uno de estos instrumentos. Analizamos el estudio y flujo de la corriente eléctrica por medio de un elemento del laboratorio lo cual nos permitió observar la función de cada uno de los componentes de los circuitos eléctricos y se logro logro entender ,y razonar el uso de diferentes tipos de instrumentos de medición eléctrica y logramos desarrollar cálculos por medio de formulas establecidas en el contenido propuesto.

2

Luego de haber realizado todos los experimentos, tanto de la práctica No.1 como la práctica

No.2, se analizaron los resultados, y estos dieron como era esperado. Se utilizó el multímetro, un instrumento eléctrico para medir magnitudes eléctricas pasivas (resistencias) o activas (voltaje y corriente). Con este instrumento se pueden comparar los valores nominales con los reales por ejemplo de una resistencia, para verificar que esta esté funcionando adecuadamente. Al medir la

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Laboratorio de Circuitos Eléctricos I eléctricas activas como corrientes y tensiones o pasivas como resistencias, capacidades y otros elementos; éste arrojó todos los valores de las resistencias, corrientes y voltajes re queridos para la experiencia práctica. Se pudieron conocer los valores de corriente y, tensión mínimos y máximos en los cuales comienzan a ser peligrosos para un individuo. Por otra parte, se armaron los circuitos mostrados en las figuras proporcionadas por el software de la práctica, de tal manera que se

Conclusiones

lograron calcular los valores cuestionados en ella, tales como el de la resistencia shunt y el de tensión sinusoidal. Todos estos valores se midieron y calcularon correctamente, logrando así, los objetivos propuestos por las Prácticas No. 1 y No. 2 del Laboratorio de Circuitos Eléctricos I. 4

En base a los resultados obtenidos en la práctica numero 1, podemos concluir que ésta fue

realizada de una manera satisfactoria debido a que de ahora en adelante se tendrá una noción de lo que engloba los conceptos básicos de circuitos eléctricos, tales como corriente, voltaje y resistencia. Además, se está consciente de las normas de seguridad que deben tomarse al momento de ingresar al laboratorio de circuitos debido a los efectos letales que pueden producirse en nuestro cuerpo, al trabajar de manera incorrecta con grandes cantidades de energía, ya sea de corriente o voltaje; concluyendo por informar que este aprendizaje servirá de gran ayuda para las próximas prácticas a r ealizar ya que se tendrá mayor precaución de las normas de seguridad y una mayor comprensión de las unidades y medidas con las que se trabajaran en los siguiente laboratorios. En la segunda practica repasamos los conceptos teóricos del funcionamiento de los instrumentos de medición analógicos, los cuales poseen un alcance y que si este se vence el dispositivo se puede dañar, por consiguiente se le puede anexar una resistencia shunt en paralelo o serie dependiendo del caso para aumentar el alcance del instrumento, asimismo se repasaron otros conceptos como la sensibilidad y el f.e.m. máximo que puede medir un voltímetro y la corriente máxima que puede medir un amperímetro. 5

Para concluir podemos afirmar que tras la realización de esta práctica de laboratorio se han

logrado cumplir los objetivos ya que se aprendieron las nociones básicas referentes a los circuitos, como lo son la corriente, el voltaje y la resistencia. Por otro lado, también se aprendió un poco

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Laboratorio de Circuitos Eléctricos I

1 Fernando Ojeda

2 Antonio Del Negro

3 Daniel Hurtado

ásquez 4 Oscar Velás

5 Manuel Viloria