INFORME DE PRACTICA DE LABORATORIO N° 06 FISICA III 2010

M anu al de Pr áctica s de L abor ator io de F ísica I I I . Cir cui tos El é ctr icos de corr ien te conti núa. núa. Optaci ano V ásquez G.

2010

Universidad nacional “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS SECCIÓN DE FÍSICA

MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE FISICA III PRACTICA N° 07

“

CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CORRIENTE COTÍNUA

AUTOR:

M.Sc. Optaciano L. Vásquez García HUARAZ - PERÚ 2010

1

”

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UNIVERSIDAD NACIONAL

2010

FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS AREA DE FISICA

“SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

CURSO: F I SI SI C A I I I

PRACTICA DE LABORATORIO Nº 07. APELLIDOS Y NOMBRES: NOMBRES: HUANUCO HENOSTROZA HENOSTROZA Luis CODIGO: 082. 0904 .333 06/09/2010 FACULTAD: ING. CIVIL AÑO LECTIVO: 2010

ESCUELAPROFESIONAL: ESCUELAPROFESIONAL: ING. CIVIL SEMESTRE ACADEMICO: 2010-I

DOCENTE: M. Sc. Optaciano L. Vásquez García

FECHA:

GRUPO....................... NOTA......................... NOTA.................. .......

FIRMA.....................................

CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CORRIENTE COTÍNUA I.

OBJETIVO(S) 1.1. Realizar asociaciones de resistencias en serie y en paralelo 1.2. Hacer mediciones de intensidad de corriente, de voltajes. 1.3. Verificar las leyes de Kirchhoff en nodos y mallas de un circuito de corriente continua

II. III.

MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL MATERIALES Y EQUIPOS. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6.

IV.

Una fuente de corriente continua Alambres de conexión. Un reóstato. Resistencias de carbono con código de colores. Un voltímetro Un amperímetro

METODOLOGÍA. 4.1.

Circuitos en serie. a) Instale el circuito mostrado en la Fig.5, en donde las resistencias son inferiores a 1000 Ω. b) Ajuste la fuente E a un valor de 3-5 voltios. c) Cierre la llave k con el voltímetro conectado entre A y B. Léase el voltaje V y la corriente total I.






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Fig. 5. Circuito para medir propiedades de un circuito en serie. estudi ar l os cir cui tos en en seri seri e. Tabla I. Datos para estudi

V(vol) I (mA) 4.2.

A – D 5.1 2.4

A – B 4.75 2.4

B – C 0.12 2.4

C-D 0.24 2.4

Circuitos en paralelo. a) Instale el circuito como lo muestra la Fig. 6. b) Ajuste la fuente E a un valor de 1 Va 3 V. c) Leer la tensión V y la intensidad de corriente total I que muestran los instrumentos. Registre sus valores en la tabla II

d) Manteniendo la instalación del voltímetro, instale sucesivamente el amperímetro en serie con las resistencias R 1, R 2 y R 3 y determine las corrientes en cada resistencia. Registre sus valores obtenidos en la Tabla II.

Fig. 6. Instalación del circuito para estudiar los circuitos en paralelos Tabla II. Datos experimentales para estudiar los circuitos en paralelo. paralelo. V (vol) I (mA) 4.3.

R 1 (Ω) 2.82 1.5

R 2 (Ω) 2.82 58.3

R 3 (Ω) 2.82 29.7

Leyes de kirchhoff.

a)

Utilizando el ohmímetro mida el valor experimental de cada una de las resistencias proporcionadas






Resistencia R exp exp (Ω) R fab fab (Ω)

b)

R 2 50 50

R 3 99.1 100

R 4 993 1000

R 5 10 10

Con las resistencias proporcionadas instale el circuito mostrado en la Fig. 7.

Fig. 7.

c) d)

R 1 1.976 2000

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Circuito utilizado para verificar las leyes de Kirchhoff

Ajuste la fuente de voltaje entre 1 V a 6 V Instalando el amperímetro en serie con cada elemento y utilizando el rango adecuado, mida las intensidades de corriente que ingresan o salen de cada nodo. Anote los valores obtenidos con sus respectivos signos que indica el instrumento en la Tabla IV.

experi mentales de las in tensidades tensidades de corr iente. Tabla IV. Val ores experi

Nodo A B C D

e)

I (mA) 33.9

I1 (mA) 1.00 1.00

I2 (mA) 32.8

I3 (mA)

I4 (mA)

30.5 32.8

33.9

30.5

3.3 3.3

I5 (mA)

ΣI (mA)

29.5 29.5

Instalando el voltímetro en paralelo con cada uno de los elementos del circuito determine la diferencia de potencial en las resistencias y en la fuente según las mallas que se indican. Anote los valores obtenidos con sus respectivos signos en la Tabla V.

exper im entales de las dif er enci as de potencial. Tabla V. Datos exper

Malla Abca Bcdb abdca Efabde

V (volt)

5

V1 (volt) -1.94 -1.94 -1.94

V2 (volt) 1.64 1.64

V3 (volt)

V4 (volt)

3.05 -3.05 -3.05

-3.35 3.35

V5 (volt) 0.3 0.3

ΣVi

0 0 0 0.01






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a) Para el circuito, determine la relación entre los voltajes y la resistencia interna. 

Circuito en serie: ∆V = I * R

Para la tabla I: V(vol) I (mA)

A – D 5.1 2.4

A – B 4.75 2.4

En AB:

B – C 0.12 2.4

C-D 0.24 2.4

4.75 = 2.4*10-3 * R 1 R 1 = 1979.16667Ω 2000 Ω

En BC:

0.12 = 2.4*10-3 * R 2 R 2 = 50 Ω

En CD:

0.24 = 2.4*10-3 * R 3 R 3 = 100 Ω

En AD:

5.1 = 2.4*10-3 *(R 1 + R 2 + R 3) 5.1 5.11 Para la tabla II:

V (vol) I (mA) 

R 1 1 (Ω)

2.82 1.5

Circuito en paralelo: ∆V = I * R

R 2 2 (Ω)

2.82 58.3

R 3 3 (Ω)

2.82 29.7

R = ∆V/ I

Calculo de R1

1880 1880 Ω R 1 1 = Calculo de R2

R 2 2 = 48.37 Ω Calculo de R3

R 3 3 = 94.95 Ω

b) ¿Cuál es el error porcentual cometido en el cálculo de la resistencia equivalente? 

Circuito en serie: La resistencia equivalente sobre AD por ∆V = I x R será:






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El error absoluto será: Eabs El error relativo será:

2129.17 Eabs

Erel Erel

El error porcentual será:

2129.17

Erel % c) Para el circuito en paralelo, determine la resistencia equivalente de la asociación y establezca la relación entre las intensidades de corriente. La resistencia equivalente es:

Luego la intensidad de corriente estará dada por: ∆V = I * R

I = 0.09895 A d) El error cometido en el cálculo de la resistencia equivalente está dentro de la tolerancia admitida por el fabricante. Como el error porcentual es de: dentro de la tolerancia.

Erel %

es menor que 5%, entonces la resistencia esta

e) ¿Cuáles son sus principales fuentes de error? 



5.2.

Como el amperímetro tiene una resistencia interna pequeña, esto hace que varíe un poco los cálculos. También el voltímetro tiene una resistencia grande pero no infinita esto hace que una pequeña parte de la corriente pase a través de ella, y esto hace que haiga un pequeño error.

Leyes de Kirchhoff. a) Con los datos de la Tabla IV, verifique la primera ley de Kirchhoff para cada uno de los nodos. Nodo A B C D

I (mA) 33.9

I1 (mA) 1.00 1.00

I2 (mA) 32.8

I3 (mA) 30.5

32.8 33.9

I4 (mA) 3.3 3.3

30.5

Nodo a: Las intensidades que entran deben ser iguales a las que salen.

Entra = 33.9 Sale = 1+32.8 = 33.8 33.9

33.8

I5 (mA) 29.5 29.5

ΣI (mA)








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Entra = 32.8 Sale = 29.5+3.3 = 32.8 32.8 = 32.8 Nodo d: Entra = 30.5+3.3 = 33.8 Sale = 33.9 33.8 

33.9

El margen de error que se presenta en algunos casos se debe a que el amperímetro tiene una pequeña resistencia y debido a esto existe un error.

b) Con los datos obtenidos en la Tabla V, verifique la segunda ley de Kirchhoff. Malla Abca Bcdb abdca Efabde

V (volt)

5

V1 (volt) -1.94 -1.94 -1.94

V2 (volt) 1.64 1.64

V3 (volt)

V4 (volt)

3.05 -3.05 -3.05

-3.35 3.35

V5 (volt) 0.3 0.3

ΣVi

0 0 0 0.01

La sumatoria de voltajes sobre un tramo serado debe ser cero, considerando que los voltajes a través de las resistencias son negativas. Malla abca:

-1.94 + 1.64 + 0.3 = 0 0=0 Malla bcdb:

3.05 -3.35 + 0.3 = 0 0=0 Malla abdca:

-1.94 + 1.64 -3.05 + 3.35 = 0 0=0 Malla efabde:

5 - 1.94 -3.05 = 0 0.01 c) Utilizando los valores nominales de las resistencias y la tensión en la fuente resuelva el circuito mostrado en la Fig. 7, para hallar las corrientes y los voltajes teóricos en cada una de las resistencias.






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I3 = 29.2 mA I4 = 3.2 mA I5 = 28.2 mA También se tiene:

V=5 V1 = 1.8 V2 = 1.575 V3 = 2.92 V4 = 3.2 V5 = 0.282 d) Compare los valores de las corrientes y los voltajes obtenidos en el paso anterior con los valores obtenidos en las Tablas IV y V, determine sus respectivos errores porcentuales. Registre sus resultados en la Tabla VI. Los errores obtenidos son:

Elemento e % (corriente) e % (voltaje)

V(fuente) 4.63 0

R 1 11.11 7.778

R 2 4.13 4.127

R 3 4.45 4.452

R 4 3.13 4.688

R 5 4.61 6.383

experiencia. ¿Explique? e) Se cumple las leyes de Kirchhoff en su experiencia. Si se cumplen las leyes de Kirchhoff porque se pudo verificar experimentalmente las relaciones que tienen los nudos de un circuito con las intensidades y que la suma de voltajes en un circuito cerrado suma cero.

f)

¿Cuáles son sus posibles fuentes de error? 



Que el amperímetro tiene una pequeña resistencia interna y debido a ello baria un poco los cálculos También que el voltímetro tiene una gran resistencia pero no es infinita y debido a ello pasa corriente a través de el, en consecuencia varia también los cálculos.






VI.

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CONCLUSIONES CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS 6.1. CONCLUSIONES CONCLUSIONES

VII.

1.

Se logro verificar la ley de Kirchhoff experimentalmente.

2.

Se logro medir satisfactoriamente satisfactoriamente los voltajes y las intensidades correctamente en en los distintos circuitos.

BIBLIGORAFIA. 7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 7.5.

GOLDEMBERG, J. Física General y Experimental. Vol II. Edit. Interamericana. México 1972. MEINERS, H. W, EPPENSTEIN. Experimentos de Física. Edit. Limusa. México 1980 SERWAY, R. Física. Vol. II Edit Reverte. España 1992, TIPLER, p. Física Vol II. Edit Reverte. España 2000. SEARS, E. ZEMANSKY, M. YOUNG, H. Física, Vol II. Edit. Addison Wesley. México 1999.

INFORME DE PRACTICA DE LABORATORIO N° 06 FISICA III 2010

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