Informe de Laboratorio de Circuitos RC-RL en cc Salvador Gallardo Riquelme, Gerar Peña Miranda Departamento Ingeniería eléctrica, Universidad de Concepción, Chile
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Abstract- En el presente informe se expondrán de forma detallada las experiencias experiencias realizadas realizadas en el laboratorio, que en esta ocasión nos presentó como eje principal el estudio empírico del osciloscopio. Para realizar las mediciones utilizando este instrumento fue necesario también manipular un generador de funciones para entregar una señal de salida así como también un protoboard que nos permitió en conjunto con las resistencias condensadores e inductores implementar los circuitos que luego sometimos a estudio. De forma paralela a la ejecución de cada experiencia simulamos computacionalmente lo hecho de forma práctica para obtener una segunda visión sobre cada actividad.
I. INTRODUCCIÓN Un osciloscopio es un instrumento empleado en electrónica que nos permite visualizar de forma gráfica la medición de señales electrónicas tales como amplitud de la señal, forma de onda, frecuencia o por ejemplo la forma de una señal en donde el eje horizontal de la pantalla del osciloscopio representa el tiempo y la vertical el voltaje dándonos además la posibilidad de variar la escala de alguno de estos ejes para concebir de mejor forma la señal. En particular para el presente informe basado en las experiencias del laboratorio, fue usado para determinar la constante de tiempo en circuitos Resistor-Condensador y Resistor-Inductor con corriente continua, esta constante representada con la letra griega tau se entiende como el tiempo de carga y descarga de un circuito eléctrico, dicha constante también nos permite relacionarla de forma teórica con la resistencia, condensador o inductor de un determinado circuito.
II. MATERIALES Y MÉTODOS 2.1. Materiales -Fuente de poder DC: Instek GPS – 3030D 3030D (Imax=3 [A]) -Vmax=30 [V]) -Multímetro digital: Meterman modelo 37XR -Protoboard y cables de conexión - Resistencias (dos unidades) -Software Multisim 10.0
2.2. Métodos Antes de llegar a ejecutar algún procedimiento en laboratorio es necesario conocer la teoría y ciertos conceptos que rodean el tema a tratar, por consiguiente detallaremos los conocimientos previos para cada actividad del laboratorio. Actividad 1: Para poder determinar el valor de un resistor de manera teórica es necesario conocer el código de colores, el cual por el color de cada franja de una resistencia nos entrega información; es así como de izquierda a derecha la primera franja representan las decenas y la segunda las unidades para formar un “numero”, “numero”, la tercera franja es un digito multiplicador. Para conocer el valor de una resistencia se deben multiplicar estos dos dígitos, así mismo la cuarta franja indica la precisión o tolerancia. Por otra parte para medir de forma experimental la resistencia se debe usar un óhmetro o multímetro el cual se conecta en paralelo a los dos extremos de la resistencia. Actividad 2: La medición de voltaje de manera teórica se
efectúa por medio de la Ley de Ohm la cual enuncia que el voltaje es igual al producto de la corriente eléctrica por la resistencia que exista en cierto circuito, ahora bien para determinar el valor numérico del voltaje usamos el multímetro o amperímetro conectándolo en serie.
Actividad 3: Para calcular la corriente eléctrica podemos nuevamente usar la Ley de Ohm de donde deducimos que la corriente es igual a cociente entre el voltaje y la resistencia del circuito, también podemos medir la corriente usando el amperímetro o multímetro conectado en paralelo.
III. DESARROLLO En la actividad número uno se determinó el valor nominal de dos resistencias (R1 y R2) usando el código de colores, luego la calculamos con el multímetro teniendo en cuenta que el cable rojo debe ir en +V y el negro en COM para luego conectar cada punta del multímetro en los extremos de la resistencia y así determinar su valor.
Luego en la actividad numero dos medimos el voltaje en distintos circuitos eléctricos, para ello es de suma importancia efectuar la medición en paralelo es decir cada terminal del multímetro en un extremo del elemento que queremos medir además en el multímetro la perilla debe estar en la escala más alta de voltaje DC como ya mencionamos en el punto IIactividad 2 el cable rojo debe ir en +Vohm y el negro en COM. Implementamos el circuito de la figura 1(circuito Nro.1) usando el protoboard las resistencias y cables de conexión, encendemos la fuente de voltaje fijándola en 9 voltios (V) DC para medir la diferencia de potencial. Para el circuito Nro.2 se agregó la resistencia R1 de la actividad 1, finalmente en circuito Nro.3 se agregó también la resistencia R2 de la actividad 1 y medimos el voltaje entre los extremos del resistor uno y dos para luego medir el voltaje equivalente (Veq) es decir entre los extremos de R1 y R2. Finalmente en la actividad número tres implementamos el multímetro para medir corriente, para llevar a cabo esta tarea de forma óptima debemos conectar el multímetro en serie para lo cual debemos “abrir” el circuito que armamos en el protoboard para conectar cada terminal del multímetr o además debemos tener en cuenta que en el instrumento para medir el cable rojo debe estar en mA y el negro en COM. Así es como en el circuito Nro.4 y Nro.5 se efectúan diversas mediciones cuyos resultados detallaremos en el punto IV.
Fig.1 Circuito Nro.1 Simulado en Multisim
Fig.2 Circuito Nro.2 Simulado en Multisim
IV. R ESULTADOS A continuación expondremos los datos obtenidos de las actividades mencionadas anteriormente.
Fig.3 Circuito Nro.3.1 Simulado en Multisim
Actividad 1.- Resistencia eléctrica. Resistencia Nro. 1: azul-plomo-café-dorado. Valor de la resistencia usando multímetro: R1=673,8 Ohm. Valor de la resistencia usando código de colores: R1=680 Ohm. Resistencia Nro. 2: amarillo-morado-café-dorado. Valor de la resistencia usando multímetro: R2=466,4 Ohm. Valor de la resistencia usando código de colores: R2=470 Ohm.
Fig.4 Circuito Nro.3.2 Simulado en Multisim
Actividad 2.- Medición de voltaje El voltaje al unir las puntas del multímetro se registran 0mV El voltaje en el circuito Nro.1 es 9,14 V El voltaje en el circuito Nro.2 es 9,1 V El voltaje l en el circuito Nro.3.1 es V1= 5,36 V El voltaje en el circuito Nro.3.2 es V2= 3,72 V El voltaje en el circuito Nro.3.3 es Veq= 9,07 V
Fig.5 Circuito Nro.3.3 Simulado en Multisim
Actividad 3.- Medición de corriente En el circuito Nro.4 medimos la corriente usando tres unidades de medida. Obteniendo: I=0,014 A I=13,09 mA I=0 µA (al ser un valor tan pequeño el multímetro no lo Detecta)
Fig.9 Circuito Nro.5.3 Simulado en Multisim
Preguntas Fig.6 Circuito Nro.4 Simulado en Multisim
Ahora usando el circuito Nro.5.1 el Nro.5.2 y el Nro.5.3 se llevó a cabo la medición de corriente en estos tres puntos distintos obteniendo como resultados: I1=0,009 A I2=0,009 A I3=0,009 A
¿Por qué se dice que el amperímetro de conecta en serie? El amperímetro (puede usarse el multímetro) mide el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material, por lo que para que toda la corriente eléctrica que circula por el circuito pase por el amperímetro este debe ser conectado en serie. ¿Por qué se dice que el voltímetro se conecta en paralelo? El voltímetro (se puede emplear el multímetro) mide la diferencia de potencial entre dos puntos por ello debe conectarse en paralelo, además la diferencia de potencial en un circuito es igual nodo a nodo. ¿Cómo se deben conectar dos medidores para medir simultáneamente la corriente y el voltaje en el circuito Nro.2 de la figura 2? Para visualizar la forma de conectarlos observaremos la figura 10.
Fig.7 Circuito Nro.5.1 Simulado en Multisim
Fig.8 Circuito Nro.5.2 Simulado en Multisim
Fig. 10. Circuito con medidores para voltaje y corriente Simulado en Multisim
V. CONCLUSIÓNES Terminadas las pruebas experimentales observamos sus resultados numéricos para inferir información o reafirmar los conocimientos teóricos, es así como podemos observar que el valor real de una resistencia difiere del valor teórico en algunas unidades, esto tiene relación con factores externos como humedad y temperatura. Igualmente podemos advertir que en la actividad numero dos el valor de Veq es aproximadamente la suma de V1 y V2 esto es porque las resistencias que se encuentran en serie se suman. Como mencionamos anteriormente la Ley de Ohm plantea que la corriente eléctrica es igual al cociente entre el voltaje y la resistencia es por esto que en las mediciones de la actividad número tres podemos ver como la corriente que circula depende directamente del voltaje del circuito. En esta misma actividad en el circuito de las figuras 7,8 y 9 podemos ver que los valores de corriente en las tres mediciones son iguales, esto se explica por qué la corriente en un circuito eléctrico con sus resistencias en serie es la misma en cada punto de él.
R EFERENCIAS [1]
Capitulo 1 “Variables del Circuito Electrico” R.C. Dorf, J.A. Svoboda; “Circuitos Eléctricos”; Alfaomega; 2003.
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Cristóbal de Monroy, Departamento de tecnología I.E.S. [Online].Disponible:http://tecnologiafuentenueva.wikispaces.com/file/ view/Electrocnica_1.pdf
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Saúl Guadamuz Brenes, Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Electrónica. [Online].Disponible:http://www.ie.itcr.ac.cr/rpereira/mat_ant/Lab_Disc retos/Uso%20del%20protoboard.pdf
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“Resistencia en serie y en paralelo” [Online].Disponible: http://www.amschool.edu.sv/paes/science/resistencias.htm
