INFORME LABORATORIO CIRCUITO EN SERIE
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA
EDGAR ALEXANDER GUTIERREZ BACCA COD. 21131511831
PRESENTA PRESEN TADO DO A: ING. WILLIAM CORREA
UNIVERSIDAD ANTONIO NARIO FALCULTAD DE INGENIERÍAS INGENIERÍA ELECTROMEC!NICA VILLAVICENCIO 2"15
MARCO TEÓRICO
E#$%&'(%()*) Es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. La electricidad es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo transporte, climati!ación, iluminación y computación. La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas
C*'+* $#,%&'(%*: una propiedad de algunas partículas su"atómicas, que determina su interacción electromagnética. La materia eléctricamente cargada produce y es influida por los campos electromagnéticos. C-''($&$ $#,%&'(%*: un flujo o despla!amiento de partículas cargadas eléctricamente por un material conductor# se mide en amperios. C*/0- $#,%&'(%-: un tipo de campo electromagnético producido por una carga eléctrica incluso cuando no se está moviendo. El campo eléctrico produce una fuer!a en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. $demás las cargas en movimiento producen campos magnéticos. P-&$%(*# $#,%&'(%-: es la capacidad que tiene un campo eléctrico de reali!ar tra"ajo# se mide en voltios. M*+$&(/-: La corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos varia"les en el tiempo generan corriente eléctrica.
L$ )$ O/ La ley de %&m, postulada por el físico y matemático alemán 'eorg Simón %&m, es una ley de la electricidad. Esta"lece que la diferencia de potencial ( que aparece entre los e)tremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de la corriente * que circula por el citado conductor. %&m completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica +# que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre ( e *
V4 R I
La fórmula anterior se conoce como ley de %&m incluso cuando la resistencia varía con la corriente, y en la misma, ( corresponde a la diferencia de potencial, + a la resistencia e * a la intensidad de la corriente. Las unidades de esas tres magnitudes en el sistema internacional de unidades son, respectivamente, voltios (-, o&mios - y amperios $-. %tras e)presiones alternativas, que se o"tienen a partir de la ecuación anterior, son
(álida si /+/ no es nulo
(álida si /*/ no es nula
T$(6 7$#$%&'(%()*)
La tensión eléctrica o diferencia de potencial tam"ién denominada voltaje- es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. 0am"ién se puede definir como el tra"ajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico so"re una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro. Su unidad de medida es el voltio. La tensión entre dos puntos $ y 1 es independiente del camino recorrido por la carga y depende e)clusivamente del potencial eléctrico de dic&os puntos $ y 1 en el campo eléctrico, que es un campo conservativo. Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá un flujo de electrones. 2arte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente e)terna generador-, esta corriente cesará cuando am"os puntos igualen su potencial eléctrico. Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica. 3uando se &a"la so"re una diferencia de potencial en un sólo punto, o potencial, se refiere a la diferencia de potencial entre este punto y algún otro donde el potencial se defina como cero.
C-''($&$ $#,%&'(%*
La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se de"e al movimiento de las cargas normalmente electrones- en el interior del material. En el Sistema *nternacional de 4nidades se e)presa en 35s culom"ios so"re segundo-, unidad que se denomina amperio. 4na corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovec&arse en el electroimán. El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, cali"rado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.
R$(&$%(* $#,%&'(%*
Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema *nternacional es el o&mio, que se representa con la letra griega omega -, en &onor al físico alemán 'eorg %&m, quien descu"rió el principio que a&ora lleva su nom"re. 2ara un conductor de tipo ca"le, la resistencia está dada por la siguiente fórmula
6onde 7 es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material, 8ell es la longitud del ca"le y S el área de la sección transversal del mismo. La resistencia de un material depende directamente de dic&o coeficiente, además es directamente proporcional a su longitud aumenta conforme es mayor su longitud- y es inversamente proporcional a su sección transversal disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal-. 6escu"ierta por 'eorg %&m en 9:;<, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual con la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema *nternacional de 4nidades es el o&mio -. 2ara su medición, en la práctica e)isten diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un
o&mímetro. $demás, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens. $demás, de acuerdo con la ley de %&m la resistencia de un material puede definirse como la ra!ón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en que atraviesa dic&a resistencia, así
6onde + es la resistencia en o&mios, ( es la diferencia de potencial en voltios e * es la intensidad de corriente en amperios.
M9#&/$&'4n multímetro, tam"ién denominado polímetro, o tester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales tensiones- o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden reali!arse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los &ay analógicos y posteriormente se &an introducido los digitales cuya función es la misma con alguna variante a=adida-.
L$$ )$ ;('%-<< Las leyes de >irc&&off son dos igualdades que se "asan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. ?ueron descritas por primera ve! en 9:@A por 'ustav >irc&&off. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.
$m"as leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Ba)Cell, pero >irc&&off precedió a Ba)Cell y gracias a 'eorg %&m su tra"ajo fue generali!ado. Estas leyes son muy utili!adas en ingeniería eléctrica e ingeniería electrónica para &allar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.
C('%9(&- $#,%&'(%4n circuito es una red eléctrica intercone)ión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores- que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales resistores, condensadores, inductores- y elementos de distri"ución lineales líneas de transmisión o ca"lesque pueden anali!arse por métodos alge"raicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. 4n circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren dise=os y &erramientas de análisis muc&o más complejos.
C('%9(&- $ $'($ 4n circuito en serie es una configuración de cone)ión en la que los "ornes o terminales de los dispositivos generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros- se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente. Siguiendo un símil &idráulico, dos depósitos de agua se conectarán en serie si la salida del primero se conecta a la entrada del segundo. 4na "atería eléctrica suele estar formada por varias pilas eléctricas conectadas en serie, para alcan!ar así el voltaje que se precise. En función de los dispositivos conectados en serie, el valor total o equivalente se o"tiene con las siguientes e)presiones
•
2ara 'eneradores pilas-
•
2ara +esistencias
DESARROLLO 2ara el desarrollo del la"oratorio se va a reali!ar un circuito eléctrico en serie se van a tomar las medidas de corriente y voltaje en cada una de las resistencia con el multímetro se van a contrarrestar estas mediciones de manera analítica y tam"ién a través de una simulación con softCare especiali!ado.
CIRCUITO EN SERIE 20 V
R3: 1.2 KΩ
R R1 R2 R3 RT
RESISTENCIA KΩ CALCULAD MEDID A A 10 9.88 0.2 0.22 1.2 1.18 11. 11.28
CORRIENTE (mA) CALCULAD MEDID SIMULAD A A A 1.75 1.7 1.75 1.75 1.7 1.75 1.75 1.7 1.75 1.75 1.7 1.75
ES=UEMA DE MEDICIÓN
VOLTAJE (V) CALCULAD MEDID SIMULAD A A A 17.5 17.3! 17.5 0.35 0.38 0.35 2.11 2.11 2.11 20 19.85 19.9!
SIMULACIÓN EN EL SOFTWARE COCODRILE
CORRIENTE
R1
R2
R3
VOLTA>E
R1
R2
R3
ANALÍTICO
CORRIENTE RT4R1?R2?R3 20 V
RT41"?".2?1.2411.@ ;
( )
CORRIENTE I
20 V =
11.4 ∗1000 Ω
= 1.7543
mA
VOLTA>E R1: 3
V =10∗10
−3
∗1.75 ∗10
=17.54
R2: 3
V =0.2∗10
−3
∗1.75∗10
= 0.35
R3: 3
V =1 .2∗10
−3
∗1.75∗10
=2.11
R$9#&*)-
R R1 R2 R3 RT
RESISTENCIA KΩ CALCULAD MEDID A A 10 9.88 0.2 0.22 1.2 1.18 11. 11.28
CORRIENTE (M") CALCULAD MEDID SIMULAD A A A 1.75 1.7 1.75 1.75 1.7 1.75 1.75 1.7 1.75 1.75 1.7 1.75
E$/0#- %('%9(&- $ $'($
VOLTAJE (V) CALCULAD MEDID SIMULAD A A A 17.5 17.3! 17.5 0.35 0.38 0.35 2.11 2.11 2.11 20 19.85 19.9!
CONCLUSIONES
3on esta práctica refor!amos conocimiento adquiridos so"re circuito eléctricos en series, &aciendo un análisis cualitativo y cuantitativo so"re las leyes de o&m y las leyes de Leyes de >irc&&off las cuales modelan y desarrollan los principales fenómenos en los circuitos eléctricos. Derramientas como el multímetro son de muc&a importancia para las mediciones de los circuitos eléctricos. 3on esta práctica se pudo adquirir los conocimientos teóricos de lo que son las resistencias así como los tipos que pueden e)istir y su clasificación en la forma en que pueden aparecer en un circuito que son serie y paralelo. En esta práctica se reali!ó los cálculos para o"tener la resistencia equivalente de resistencias que se encontra"an en paralelo y en serie cada una con sus respectivas formulas y estipulaciones que se de"ían tomar en cuenta para reali!ar los cálculos de una manera adecuada.
