Conexión y Lectura de Multímetros, en función de Voltímetros, Amperímetros y Óhmetros Reglas de la División de Tensión & CorrienteDescripción complet...
Los Transformadores de instrumentacion están diseñados para reducir las intensidades y voltajes a valores manejables y proporcionales a las primarias originales. Separa del circuito de alta…Descripción completa
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Descripción: Circuitos Electricos I
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Circuitos de corriente alterna.Descripción completa
reglas de la comunicacionDescripción completa
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Ley de Ohm y Leyes de Kirchhoff en Corriente AlternaDescripción completa
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Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Profesional: Adolfo Lópe Mateos !eparta"ento de Ingeniería Eléctrica Acade"ia de Electrotecnia La#oratorio Análisis de $ircuitos Eléctricos I Practica % $one&ión y Lectura de Multí"etros' en función de (oltí"etros' A"perí"etros y )*"etros +eglas de la !i,isión de -ensión . $orriente Integrantes !ionicio A#ra0an Luis 1ernando 6arrido So Soto +o +odrigo
/oleta 2345%335 5% 2345%337 %7 2339%323 2
+o0as 6uillén Néstor 8a,ier 6rupo: 5E(2 E;uipo: A<= +ealiación: 44 44 de Ma Mayo de de 23 234=
Sección: II Entrega: 4 4 de Ma Mayo de de 23 234=
Objetivos. Introducción Te Teórica. a. Resi esiste stenc ncia ia Eléc Eléctri trica. ca. b. Código Código de Color Colores es de los los Resis Resistor tores. es. c. Dieren Dierencia cia de Poten Potencial cial o Ca!da Ca!da de Tensi Tensión ón d. Corrie Corriente nte Eléct Eléctric rica. a. e. Regla Divisor Divisora a de Tensión. ensión. . Regla egla Divi Diviso sora ra de Corri Corrient ente. e. Procedi"iento. a. #aterial #ateriales es $ %ccesor %ccesorios ios &tili &tili'ado 'ados. s. b. Desa Desarrrollo ollo.. Conc Co nclu lussion iones Ind Individ ividu uales les. )ibliogra!a.
%ne*os %+.
,ojas de Ca"-o Individuales
%.
#e" e"or oria iass de C/ C/lc lcul ulo o [0i"u i"ulaci lación ón (irt irtual1 ual1 #ultis tisi"] i"].
I.
Obje Ob jeti tivo vos. s.
2a"iliari'arse con el e"-leo de los "ult!"etros analógicos 3 digitales
-rinci-al"ente con sus unciones b/sicas co"o son las "ediciones de resistencias 4ó5"etro67 "edición de tensión 4(olt!"etro6 3 "edición de corriente 4%"-er!"etro6 en corriente directa C.C. Observar las caracter!sticas de e*actitud de los dierentes "ult!"etros. Deter"inar anal!tica"ente 3 con8r"ar e*-eri"ental"ente los eectos de carga de los volt!"etros 3 los a"-er!"etros. Co"-robar e*-eri"ental"ente las reglas de divisor de tensión 3 carga.
II. Introducción Teórica. Resistencia Eléctrica. Resistencia7 es la -ro-iedad !sica del resistor7 3 se o-one al -aso de la corriente eléctrica7 su unidad es el o5" [9]. :a resistividad es la -ro-iedad ;ue tienen los "ateriales de resistir el -aso de la corriente. % tensión constante la resistencia de un "aterial longitudinal 4conductor6 de-ende de1 la longitud7 el /rea o sección transversal7 la resistividad 3 la te"-eratura. :a resistencia de dos conductores con dierente longitud7 del "is"o "aterial7 de igual sección transversal 3 bajo las "is"as condiciones de te"-eratura7 es "enor en el conductor de "enor longitud 3 "a3or en el conductor de "a3or longitud< entonces7 la resistencia de un material es directamente proporcional a su longitud.
%s! "is"o7 la resistencia de dos conductores con dierente sección transversal7 del "is"o "aterial7 de igual longitud 3 bajo las "is"as condiciones de te"-eratura7 es "enor en el de "a3or /rea 3 "enor en el de "a3or /rea7 es decir: la resistencia es inversamente proporcional a su sección transversal..
Ta"bién la resistencia ;ue e*iste entre dos conductores de dierentes "ateriales7 con la "is"a longitud7 la "is"a sección transversal 3 con las "is"as condiciones de te"-eratura7 es "a3or en el conductor ;ue tiene "a3or resistividad 3 "enor en el ;ue tiene "enor resistividad< -or lo tanto1 La resistencia es directamente proporcional a la resistividad del material.
%s! "is"o7 la resistencia de dos "ateriales conductores so"etidos a dierentes condiciones de te"-eratura7 del "is"o "aterial7 de la "is"a longitud 3 de la "is"a sección transversal7 es "a3or en el conductor ;ue esté so"etido a "enor te"-eratura1 -or lo ;ue la resistencia es directamente proporcional a la temperatura . De lo anterior7 -ode"os concluir ;ue el "odelo "ate"/tico re-resentativo de las condiciones anteriores -ara la resistencia de los conductores es1 R=
ρl A
Donde1 R = Resistencia [9]. > = Resistividad [9"]. l = :ongitud ["]. % = ?rea transversal o /rea [" ]. Código de Colores de los Resistores. El valor de la resistencia de un resistor7 se -uede escribir de "anera sobre-uesta7 sin e"bargo7 cuando el resistor es de -oca -otencia 4resistores de carbón6 las di"ensiones son "u3 -e;ue@as7 esto di8culta saber su valor en la su-er8cie del "is"o7 es estos casos se utili'a el código de colores. :as bandas de color se leen sie"-re de i';uierda a derec5a a -artir del e*tre"o ;ue tiene la banda "/s cercana a él. Para las resistencias con cuatro bandas. :as dos -ri"eras7 re-resentan el -ri"er 3 segundo digito del valor de la resistencia7 la tercera banda corres-onde al actor "Alti-lo o sub"Alti-lo de +B -or el ;ue se "ulti-licaran dic5os d!gitos7 3 la cuarta corres-onde a la tolerancia establecida -or el abricante7 0i la cuarta banda no tiene color7 indica ;ue la tolerancia es de B. Para las resistencias con cinco bandas. El valor de la resistencia7 se obtiene asign/ndole las tres -ri"eras bandas el nA"ero corres-ondiente a los
tres -ri"eros d!gitos del valor de la resistencia7 la cuarta banda corres-onde al actor de "ulti-licación 3 la ;uinta7 a la tolerancia.
Color egro Caé Rojo aranja %"arillo (erde %'ul (ioleta Lris )lanco Oro Plateado
Diferencia de Potencial o Caída de Tensión. &n divisor de tensión es un circuito en serie 3a ;ue la tensión de la uente se divide en cada una de las resistencias. :as tensiones -arciales de los ele"entos del circuito se -ueden co"-arar entre1 dos resistencias7 entre una resistencia 3 la tensión total a-licada 3 entre gru-os iguales de resistencias. En el circuito siguiente7 las ca!das de tensión en las resistencias R 3 RG son iguales a1
Circuito en Serie.
V 2= I R 2∧V 3= I R 3
Dividiendo a"bas tensiones7 en las ecuaciones anteriores7 considerando ;ue la corriente es la "is"a se obtiene la siguiente ecuación.
3
V 2 R3 V 3
=
R2
En un circuito en serie la ra'ón de las ca!das de tensión ;ue e*iste entre dos resistencias es igual a la ra'ón de los valores de las resistencias corres-ondientes. De la ecuación anterior7 corres-onde a la regla divisora de tensión entre dos resistencias de un circuito en serie. De esta ecuación se deduce7 ;ue las ca!das de tensión en una resistencia con res-ecto a la otra son iguales a1 V 2=
R2
R3 V 3∧V 3 = V 2 R3 R 2
%si"is"o7 se -uede 5acer la co"-aración entre las ca!das de tensión de dos -ares de resistencia cuales;uiera del circuito 3 se cu"-le el -rinci-io de ;ue la ra'ón de las ca!das de tensión entre ellas es igual a la ra'ón de los valores de sus resistencias. V 12 R1 + R2 V 34
=
R3 + R4
Para co"-arar las ca!das de tensión entre un -ar de resistencias 3 la tensión total7 considere"os a5ora la tensión entre dos resistencias7 cuales;uiera7 -or eje"-lo7 entre las resistencias + 3 7 entonces la ca!da de tensión en a"bas es igual a1
(
V 12= I R1 + R2
)
:a tensión total a-licada al circuito es igual a1 V = I R T
Dividiendo las ecuaciones anteriores7 3 si"-li8cando7 se obtiene ;ue la tensión entre las dos resistencias es igual a1
(
)
( R1 + R2 ) V 12 I ( R1 + R2 ) = V ≫ V 12= V I RT RT
%5ora7 -ara co"-arar la ca!da de tensión entre cual;uier resistencia con la tensión total a-licada. Del "is"o circuito7 la ca!da de tensión en cual;uier resistencia es1 V x = I R x
Dividiendo la ca!da de tensión en cual;uier resistencia7 4ecuación anterior67 entre la tensión total a-licada al circuito 4(=IR T67 3 des-ejando la tensión en cual;uier resistencia ( * se obtiene1 V x V
=
I R x I R T
≫
V x V
=
R x
RT
≫ V x =
( ) R x
R T
V
De lo anterior se conclu3e ;ue en el divisor de tensión7 la tensión en una resistencia7 es igual al consiente entre dic5a resistencia 3 la resistencia total "ulti-licada -or la tensión a-licada. Corriente Eléctrica. :a corriente eléctrica i7 se de8ne co"o la ra-ide' de ujo de la carga7 3 tiene co"o unidad el a"-ere [%] i=
dq dt
Donde1 I1 Es la corriente7 en a"-ere [%] Q1 Es la carga7 en coulo"b [C] T1 Es el tie"-o7 en segundos [s] En el siste"a internacional de "edidas 40.I.67 un a"-ere es a;uella corriente constante ;ue7 si se "antiene en dos conductores rectos 3 -aralelos de longitud in8nita7 de sección transversal circular des-reciable7 3 se-arados un "etro de distancia entre s!7 en vac!o7 -roducir/ entre ellos una uer'a de F+BK étones [] -or "etro de longitud.
1 Ampere [ A ]=
1 C 1s
=
Coulomb Segundo
Por eje"-lo7 considérese un tra"o corto de un conductor7 el cual se corta de "anera transversal con un -lano i"aginario7 si las ter"inales -resentan una dierencia de -otencial7 de tal "anera ;ue -ueda 5acer ;ue J7HF+B+M electrones 4+ Coulo"b = +C6 -asen a través de la sección transversal a velocidad unior"e7 de la ter"inal negativa a la -ositiva7 en un
0entido electrónico 3 convencional de la corriente eléctrica. segundo el ujo de carga or"a una corriente de un a"-ere. :a uer'a de atracción o re-ulsión -or la acción de las cargas eléctricas se deter"ina "ediante la :e3 de Coulo"b. F =k
Q1 Q 2 r
2
Donde1 21 2uer'a7 en eton []. Q+ $ Q1 Cargas7 en Coulo"b [C]. R1 Distancia entre las cargas7 en "etros ["]. S1 Constante de Pro-orcionalidad. −12
2
2
8,854 X 10 C / N m (4 π )¿ k =
1 4 π ε0
1
¿
Regla Divisora de Tensión. &n conjunto de resistencias en serie co"o se "uestran a continuación7 se deno"ina divisor de tensión
Ejemplo de Divisor de Tensión.
Puesto ;ue V 1 = i1 $ v = i ! 1"#"$ %& V 1=V
(
R1 R2 + R2 + R3
) Regla Divisora de Corriente.
&na organi'ación de resistencias7 co"o se indica en la ilustración siguiente7 constitu3e un divisor de corriente. :a relación entre la corriente i + -or una ra"a 3 la corriente i "uestra el unciona"iento de divisor. &n circuito con ele"entos en -aralelo7 es en esencia7 un divisor de corriente7 3a ;ue las corrientes se dividen a través de todos 3 cada uno de ello.
Ejemplo de Divisor de Corriente.
! ! ! ! i= + + ∧i1= R 1 R2 R3 R 1
1
Entonces1
i1 i
=
R1 1
1 +
1 +
=
R2 R3
R 1 R2 + R1 R3 + R2 R 3
R1 R2 R 3
Para el caso de un divisor con dos ra"as tendre"os1 i1
R2
i
R 1+ R 2
=
Esto -uede e*-resarse de la siguiente or"a1 En un circuito con dos ra"as en -aralelo7 la relación entre las intensidades -or una ra"a 3 la total es igual a la relación entre la resistencia -or la otra 3 la su"a de a"bas resistencias.
III. Procediiento. Materiales . Accesorios Utiliados> Resistor de carbón de +M [9] no"inales7 B de tolerancia7 + [(] o
[U]. Resistor de carbón de M [9] no"inales7 B de tolerancia7 + [(] o [U].
Resistor de carbón de +MB [9] no"inales7 B de tolerancia7 + [(] o
[U]. Resistor de carbón de MB [9] no"inales7 B de tolerancia7 + [(] o [U]. Resistor de carbón de +M [V9] no"inales7 B de tolerancia7 + [(] o [U]. Resistor de carbón de M [V9] no"inales7 B de tolerancia7 + [(] o [U]. Resistor de carbón de +.M [#9] no"inales7 B de tolerancia7 + [(] o [U]. Resistor de carbón de M. [#9] no"inales7 B de tolerancia7 + [(] o [U] #ult!"etro digital. #ult!"etro analógico Electro"ec/nico. Interru-tor de un -olo un tiro. Tablero de cone*iones. 2uente de ali"entación de Corriente Directa C.D. Cables de cone*ión. Progra"a de si"ulación7 #&:TI0I#.
!esarrollo> Co"o antesala a la sesión -r/ctica7 calcula"os teórica"ente las ca!das de tensión del -ri"er circuito ;ue a continuación se "uestra7 llena"os la -ri"era tabla ;ue se "uestra. :uego calcula"os teórica"ente la corriente total del segundo circuito7 -or le3 de O5"7 3 llena"os la segunda tabla con nuestros resultados.
Circuitos para calcular& ca'das de tensión ( Corriente total.
V I = " R T
Para 4@ . 2@:
RT = R A + R # " V = I R x
RT =18 $ + 82 $=100 $ " I =
10 V 100 $
=0.1 A "
V 18 $=( 0.1 A ) ( 18 $ ) =1.8 V " V 82$ =( 0.1 A ) ( 82 $) =8.2 V
Para 43@ . 23@: RT =180 $ + 820 $=1000 $ " I =
10 V 1000 $
=0.01 A "
V 180 $=( 0.01 A ) (180 $ )=1.8 V "V 820 $= ( 0.01 A ) ( 820 $ )= 8.2 V
Para 4@ . 2@: 3
10 V
3
RT =18 X 10 $ + 82 X 10 $ =10000 $" I =
100000 $
=1 X 10−4 A "
V 18 k $=( 1 X 10 A ) ( 18 $ ) =1.8 V " V 82 k $=( 1 X 10 A ) ( 82 $ ) = 8.2 V −4
−4
Para 4>M@ . >2M@: 6
6
RT =1.8 X 10 $+ 8.2 X 10 $=10000000 $" I =
10 V 10000000 $
=1 X 10−6 A "
V 1.8 % $=( 1 X 10 A ) ( 1.8 X 10 $ )=1.8 V " −6
6
V 8.2 % $=( 1 X 10 A ) ( 8.2 X 10 $ )=8.2 V −6
E=
10
6
[ V]
+ESISB+
+ESISB+
+4
+2
C D
C D
4
$AI!AS !E -ENSI)N' EN (BL-S C! D (4
(2
2
1 . 8
8. 2
43
23
1 . 8
8. 2
4
2
1 . 8
8. 2
1 . 8
8. 8
4> M
>2 M
RT =18 $ + 82 $=100 $ I T =
V 3.0 V − = =0.03 A =30 X 10 3 RT 100 $
I 18 $ = I T
( )
(
I 82 $ = I T
( )
(
E=
R T
R 18 $
RT
R 82$
3 . 0
=( 0.03 A )
=( 0.03 A )
100 $ 18 $
100 $ 82 $
)
=0.1666 A =166.6 X 10−3 =166.6 mA
)
=0.365 A =36.58 X 10−3=36.58 mA
[ V]
$B++IEN-ES +ESISB+
+ESISB+
+4
+2
C D
C D
4
AM C"AD $B++IEN-E -B-AL
$B++IEN-E !E LA +AMA 4
$B++IEN-E !E LA +AMA 2
I-
I+4
I+2
%3
477>7
%7>=
2
De las resistencias ;ue nos -ro-orcionó el laboratorio7 le!"os su resistencia7 "ediante el código de colores7 des-ués "edi"os cada una7 con el "ult!"etro7 tanto analógico co"o digital7 en su unción de W5"etro 3 llena"os la siguiente tabla. En las Alti"as tres resistencias7 no -udi"os leer el código de colores7 -uesto ;ue no ten!an.
$A+A$-E+S-I$AS
+ESIS-B+ +4
$BLB+
+2
+%
+5
+=
!E
LA
4ra
Plata
Caé
Caé
Lris
Lris
!E
LA
2da
Rojo
Lris
Lris
Rojo
Rojo
/AN!A $BLB+ /AN!A
+7
+F
+
$BLB+
!E
LA
%ra
Caé
(erde
aranj a
(erde
aranj a
!E
LA
5ta
Dorad o
Dorad o
Dorad o
Dorado
Dorad o
MB
+MBBB B
+MBBB
MBBBB B
MBBB
/AN!A $BLB+ /AN!A (ALB+
$B!I1I$A!B
C D -BLE+AN$IA CGD
(ALB+ ME!I!B EN C D MUL-ME-+B !I6I-AL
MG
+.MG #
+. V
M.K #
M+.K V
+MG
M+.J
+K.
MUL-ME-+B ANAL)6I$B
MV
BBV
+J V
M.BB #
K V
+MB
M
+M
Para llenar la siguiente tabla7 "edi"os la resistencia interna de los "ult!"etros ;ue ten!a"os a nuestra dis-osición. Cuando desconecta"os las -untas de algAn "ult!"etro7 con el ;ue aun contaba con ellas7 "edi"os su resistencia. H
()L-ME-+B
(ALB+ NBMINAL +ESIS-B+ !I6I-A ANAL)6I$ ES L B
R VM MA+$A R AM MA+$A
+(M CM D
+(M C D
1 0
3 2 0
AMP+ME-+B
(ALB+ ME!I!B !I6I-AL +(M CM D
11 . 06
(ALB+ NBMINAL
(ALB+ ME!I!B
ANAL)6I $B
!I6I-A L
ANAL)6I$ B
+(M C D
+AM C D
+AM C D
9
1
!I6I-AL +AM C D
ANAL)6I $B +AM C D
315. 57
ASYCI I Tr i pl e t t 1015
1 . 15
ASYCI I Tr i pl e t t
Des-ués i"-le"enta"os los siguientes circuitos en la tablilla de cone*iones -ro-orcionada -or el laboratorio7 asegurando de regular la uente de corriente directa XC.D.Y a +B (7 -ara -oder llenar la tabla siguiente7 interca"biando los valores de los ele"entos resistivos 4sustituir resistencias el tablero de cone*iones6 -ara -oder to"ar lecturas con los "ult!"etros digitales 3 analógicos7 en su unción de volt!"etro.
JaK
J#K
JcK
JdK
SESI)N EPE+IMEN-AL> (ALB+ES ME!I!BS !E LAS +ESIS-EN$IAS +ESIS-B+ES
+ESIS-B+ES
+4
+2
C D
E
43
C(D
$AI!AS !E -ENSI)N C(D ()L-ME-+B !I6I-AL
C D
()L-ME-+B ANAL)6I$B
(4
(2
(4
(2
+M
M
+.K
K.J
M
+MB
MB
+.K
M.
M
+M V
M V
+.M
M.
M.
+.M #
M. #
+.
K.+
+
K
SESI)N (I+-UAL> (ALB+ES ME!I!BS !E LAS +ESIS-EN$IAS
E
43
C(D
+ESIS-B+
+ESIS-B+
$AI!AS !E -ENSI)N
+4
+2
C(D
C D
()L-ME-+B !I6I-AL
C D
()L-ME-+B ANAL)6I$B
(4
(2
(4
(2
4
2
1 . 8
8 . 2
N/ A
N/ A
43
23
1 . 8
8 . 2
N/ A
N/ A
4
2
1 . 8
8 . 2
N/ A
N/ A
1 . 8 0 9
8 . 1 9 1
N/ A
N/ A
4> M
>2
Para la sesión virtual anterior7 no encontra"os volt!"etros analógicos7 -ara llenar los ca"-os corres-ondientes de la tabla. % continuación7 i"-le"enta"os los siguientes circuitos7 -ara "edir la corriente7 conectando una uente de corriente directa XC.D.Y a G (.
JaK
J#K
JcK
JdK
Z anota"os nuestras lecturas en la siguiente tabla.
Para la sesión virtual anterior7 no encontra"os a"-er!"etros analógicos7 -ara llenar los ca"-os corres-ondientes de la tabla. % continuación7 se "uestra gr/8ca"ente7 co"o se conectaron los ele"entos en el tablero de cone*iones -ara llenar las dos tablas anteriores.
)ntercone*ión en el tablero& para medir las resistencias ( las ca'das de tensión.
)ntercone*iones en el tablero& para medir la intensidad de corriente.
I!. Conclusiones Individuales.
%l concluir la elaboración de esta -r/ctica 5e"os obtenido nuevos conoci"ientos 3 ortalecidos otros al re-etir el unciona"iento de los "ult!"etros digitales 3 analógicos7 sus cone*iones 3 su or"a de "edir. Ta"bién 5e"os observado "/s a ondo la e*actitud de los "ult!"etros7 deter"ina"os de una or"a un -oco "/s anal!tica los eectos de carga ;ue ocurren en los "ult!"etros tanto analógicos co"o digitales 3 las or"as de cone*ión de estos. Otros conoci"ientos ad;uiridos vienen siendo al tabla de colores de resistencia7 el có"o se lee -ara as! decodi8car las resistencias tener su valor resistivo 3 ;ue -orcentaje de -recisión tienen. Dionicio +brajan Luis ,ernando.
Co"o conclusión -uedo detallar ;ue ad;uirir el conoci"iento de obtener los valores de las resistencias -or "edio de su código de colores 3 el signi8cado de su tolerancia sin la necesidad de un ó5"etro a3udara en el desarrollo 3 an/lisis de los circuitos7 al -revenir en la instalación de los ele"entos ;ue o-te"os -or instalar o anali'ar. -arrido Soto odrigo.
En esta sesión7 se reor'aron los conce-tos de divisor de tensión 3 corriente7 vistos en clase teórica7 al igual ;ue las ca!das de tensión. Co"-roba"os e*-eri"ental"ente los datos obtenidos anal!ticos 3 virtuales -revios a la -r/ctica. % -esar de ;ue7 el código de colores en las resistencias 3a lo 5ab!a "anejado7 "e sirvió esta sesión -ara recordarlo 3 rerescar "i "e"oria sobre el uso de este. %un se "e di8culta leer el "ult!"etro analógico7 -ero vo3 -rogresando conor"e -asan las sesiones -r/cticas del curso7 en cuanto a las cone*iones en el tablero de circuitos7 aun ando un -oco -erdido7 -ero creo ;ue 5o3 d!a 3a -uedo i"-le"entar un circuito "oderada"ente /cil en él7 as! co"o leerlo en -a-el 4entenderlo6. En cuanto a "edir la resistencia ;ue tiene cada a-arato de "edición7 ue real"ente nuevo -ara "! ese -unto. o sab!a ;ue se -udiesen guardar datos de una lectura anterior 3 aectar la nueva lectura a "edir. ojas -uilln /stor 0avier.
!.
"ibliografía.
Circuitos Eléctricos7 Gra. Edición. ose- %. Ed"inister. #cLra ,ill7 0erie 05au". %n/lisis )/sico de Circuitos Eléctricos7 ta. Edición. David E. o5nson7 5on :. ,ilburn7 o5nn3 R. o5nson7 Peter D. 0cott. Prentice ,all. Electrotecnia I XCircuitos Eléctricos de Corriente DirectaY. Ing. osé %ntonio #art!ne' ,ern/nde'. IPNE0I#E.
#$E%O&
NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN,ojas de Ca"-o Individuales NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN
