LA LEY DE OHM Y MEDIDA DE LA CORRIENTE Y EL VOLTAJE EN UN CIRCUITO EN SERIE Y EN UN CIRCUITO EN PARALELO

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ CENTRO REGIONAL DE AZUERO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA LICENCIATURA EN INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA FÍSICA II LABORATORIO # 3 “LA LEY DE OHM

Y MEDIDA DE LA CORRIENTE Y EL VOLTAJE EN UN CIRCUITO EN SERIE Y EN UN CIRCUITO EN PARALELO”

FACILITADOR: JAVIER VELARDE G.

GRUPO: A INTEGRANTES ANGULO, DILSA CASTILLO, ROBERTO OCHOA, ALVIN PINZÓN, DANIEL

Realizado el 25 de Abril de 2011 Entregado el 2 de Mayo de 2011

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INTRODUCCIÓN

En la presente experiencia estudiaremos la ley de Ohm la cual relaciona tres magnitudes físicas fundamentales en el área de la electricidad: la corriente, el voltaje y la resistencia, estableciendo que la tensión eléctrica en un circuito es directamente proporcional a la corriente y a la resistencia presentes en el mismo. A esta resistencia le llamaremos resistencia equivalente la cual es la resistencia total del circuito y ésta se obtiene sumando algebraicamente cada una de las resistencias presentes, si el circuito está en serie, y sumando el inverso de cada uno de estos valores si el circuito circuito está en paralelo.

También veremos la manera correcta de medir estas magnitudes cuando el circuito esté conectado en serie o en paralelo utilizando un instrumento muy útil en la vida de todo aquel que trabaje con electricidad: el multímetro, el cual nos permite medir distintas magnitudes eléctricas con un solo aparato, ya que este posee fusibles para medir corriente, voltaje, resistencia, continuidad, entre otras. Aprenderemos también que al momento de conectar un multímetro para medir corriente este siempre debe conectarse en serie con los componentes, sin importar el modo de conexión del circuito y en paralelo con estos cuando midamos voltaje y resistencia.

Aparte de estudiar circuitos en serie y en paralelo, trataremos un concepto nuevo el de circuito simple el cual es aquel compuesto por una fuente de poder, un conductor eléctrico y una componente resistiva.















MARCO TEÓRICO A. LEY DE OHM. 1. COMO UTILIZAR EL CÓDIGO DE COLORES PARA LAS RESISTENCIAS: Como sabemos las resistencias más comunes constan de cuatro bandas de colores, las que tienen un significado y debemos saber interpretar, la resistividad de cada resistencia va a depender de este código de colores.

Colores

1ª Cifra

Negro

2ª Cifra

Multiplicador

0

0

Tolerancia

Marrón

1

1

x 10

1%

Rojo

2

2

x 102

2%

Naranja

3

3

x 103

Amarillo

4

4

x 104

Verde

5

5

x 105

Azul

6

6

x 106

Violeta

7

7

x 107

Gris

8

8

x 108

Blanco

9

9

x 109

0.5%

Oro

x 10-1

5%

Plata

x 10-2

10%















¿Cómo Se Lee Una Resistencia?

Una resistencia se lee por el lado contrario a donde se encuentra la tolerancia. El primer color, te da el primer digito, el segundo color el segundo dígito y el tercer color te da la potencia de diez a la cual lo debes elevar. También hay resistencias con 5 bandas de colores, la única diferencia respecto a la tabla anterior, es qué la tercera banda es la 3ª Cifra, el resto sigue igual. Ejemplo: Si los colores son: (Marrón - Negro - Rojo - Oro) su valor en ohmios es: 10x 1005 % = 1000 = 1K Tolerancia de 5 La Tolerancia

La tolerancia de una resistencia / resistor es un dato que nos dice que tanto (en porcentaje) puede variar el valor de la resistencia (hacia arriba o hacia abajo) de su valor indicado. Valores típicos de tolerancia son 5%, 10% y 20%, pero también hay de 0.1%, 0.25%, 0.5%, 1%, 2%, 3% y 4%. La representación de la tolerancia en un resistor se puede ver en el código de colores de las resistencias. Ejemplo: un resistor de 1000 ohmios con una tolerancia del 10% puede tener un valor entre 900 y 1100 ohmios. 2. EXPLICACIÓN DE LO QUE ES UN CIRCUITO SIMPLE, UN CIRCUITO EN SERIE Y UN CIRCUITO EN PARALELO: a. CIRCUITO SIMPLE: Un circuito sencillo consta de tres elementos: una fuente de electricidad (pila), un trayecto o conductor por el cual fluya la electricidad (alambre) y un resistor eléctrico (lámpara) que puede ser cualquier dispositivo que requiera electricidad para funcionar. El flujo















bombilla (encendiéndola), y finalmente de regreso al terminal positivo en un flujo continuo. b. CIRCUITO EN SERIE: Un circuito en serie es el que tiene una configuración en la cual los componentes del circuito van conectados secuencialmente, o sea, la salida de un componente va conectada con la entrada del otro y así sucesivamente, además la electricidad tiene una sola vía por la cual desplazarse, en este caso, debido a que la electricidad fluye en una sola dirección, si una de las bombillas o resistencia se quema, la otra no podría encenderse porque el flujo de corriente eléctrica se interrumpiría. En este tipo de circuito debemos saber que la corriente se mantiene y esto lo podemos comprobar por medio de la ley de ohm. c. CIRCUITO EN PARALELO: En un circuito en paralelo, la electricidad tiene más de una vía por la cual desplazarse. En este caso, debido a que la electricidad puede fluir por más de una vía, si una de las bombillas se quema, la otra aún puede seguir encendida porque el flujo de electricidad a la bombilla descompuesta no detendrá el flujo de electricidad a la bombilla en buen estado, también podemos decir que los dispositivos de entrada de los elementos van conectados para que coincidan entre sí y los de salida también. En este tipo de circuito debemos saber que se mantiene el voltaje y también lo podemos comprobar con la ley de ohm. 3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE MULTÍMETRO, VOLTÍMETRO, AMPERÍMETRO, OHMÍMETRO. a. MULTÍMETRO: Un multímetro, a veces también denominado polímetro o tester, es un aparato de medida utilizado principalmente en electricidad y















Básicamente se encuentran dos tipos de Multímetros y son el análogo que se distingue por una aguja que indica la medida por q esta debajo de una escala; básicamente nos indica el resultado dependiendo de donde se sitúa la aguja en la escala; y otro digital que se distingue por que en vez de tener la aguja y la escala tiene un panel numérico que q ue básicamente es una pantalla de cristal liquido y es la que indica los resultados de las mediciones. Existen distintos modelos que incorporan además de las tres funciones básicas citadas algunas de las siguientes:  Un comprobador de continuidad, que emite un sonido cuando el circuito bajo prueba no está interrumpido (También puede mostrar en la pantalla 00.0, dependiendo el tipo y modelo).  Presentación de resultados mediante dígitos en una pantalla, en lugar de lectura en una escala.  Amplificador para aumentar la sensibilidad, para medida de tensiones o corrientes muy pequeñas o resistencias de muy alto valor.  Medida de inductancias y capacidades.  Comprobador de diodos y transistores.  Escalas y zócalos para la medida de temperatura mediante termopares normalizados. b. VOLTÍMETRO:  Voltímetros electromecánicos Estos voltímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos para corriente continua y para corriente alterna. 

Voltímetros electrónicos Añaden un amplificador para proporcionar mayor impedancia de entrada (del orden de los 20 mega

















valor de pico a pico, y suponiendo que se trata de una señal sinusoidal perfecta, calculan el valor eficaz por medio de la siguiente fórmula:



Voltímetros vectoriales Se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicación de su fase. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de aparatos eléctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnología actual ha permitido poner en el mercado versiones económicas y al mismo tiempo precisas para el uso general. Son dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrónica.



Voltímetros digitales Dan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autor rango y otras funcionalidades. El sistema de medida emplea técnicas de conversión analógico-digital (que suele ser empleando un integrador de doble rampa) para obtener el valor numérico mostrado en una pantalla numérica LCD.

















El Amperímetro de C.C. puede medir C.A. rectificando previamente la corriente, esta función se puede destacar en un Multímetro. Si hablamos en términos básicos, el Amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia paralela llamada Shunt. Los amperímetros tienen resistencias por debajo de 1 Ohmnio, debido a que no se disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito energizado. d. OHMÍMETRO: Es un arreglo de los circuitos del Voltímetro y del Amperímetro, pero con una batería y una resistencia. Dicha resistencia es la que ajusta en cero el instrumento en la escala de los Ohmios O hmios cuando se cortocircuitan los terminales. En este caso, el voltímetro marca la caída de voltaje de la batería y si ajustamos la resistencia variable, obtendremos el cero en la escala. Generalmente, estos instrumentos se venden en forma de Multimetro el cual es la combinación del amperímetro, el voltímetro y el Ohmímetro juntos. Los que se venden solos son llamados medidores de aislamiento de r esistencia y poseen una escala bastante amplia.

4. EXPLICACIÓN DE CÓMO SE CONECTAN ESTOS INSTRUMENTOS EN LOS CIRCUITOS:  VOLTÍMETRO: El voltímetro en un circuito se coloca en paralelo con las resistencias. 

















La ecuación matemática que describe esta relación es:

Donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios, y R es la resistencia en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es constante, independientemente de la corriente. 6. DEMOSTRACIÓN DE QUE LA RESISTENCIA EQUIVALENTE DE UN CIRCUITO EN SERIE ES R e =R1 + R2 + R3 + R4 Como sabemos la corriente en un circuito resistivo en serie es igual en cualquier punto, por consiguiente, el voltaje en el circuito se fragmenta o se divide entre los resistores que hayan en él, por lo que la sumatoria de los voltajes en los resistores es igual al voltaje total del circuito, entonces: VT = V1 + V2 + V3 + V4 IRe = IR1 + IR2 + IR3 + IR4 Re = R1 + R2 + R3 + R4 7. DEMOSTRACIÓN DE QUE LA RESISTENCIA EQUIVALENTE DE UN CIRCUITO EN PARALELO ES 1/R e =1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4: Sabemos también que en un circuito resistivo en paralelo el voltaje en cada punto es igual, por lo que la sumatoria de la corriente en todos los resistores del circuito es igual a la corriente total en él, entonces:

        

















B. MEDIDA DE LA CORRIENTE Y EL VOLTAJE EN UN CIRCUITO EN SERIE Y EN UN CIRCUITO EN PARALELO. 1. DEFINICIÓN Y EXPLICACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE D E UN CIRCUITO RESISTIVO EN SERIE, EN CORRIENTE CONTINUA (C.C): Se define un circuito serie como aquel circuito en el que la corriente eléctrica solo tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios. En el caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente eléctrica es la misma en todos los puntos del circuito. 2. DEDUCCIÓN DE LA ECUACIÓN QUE PERMITE CALCULAR LA L A RESISTENCIA EQUIVALENTE PARA UN CIRCUITO EN SERIE CON VARIAS RESISTENCIAS: RESISTEN CIAS: Se parte de la premisa de que la corriente en un circuito en serie son iguales pero sus voltajes se ven afectados por una caída de tensión en cada resistor VT = V1 + V2 + V3 + V4 IRe = IR1 + IR2 + IR3 + IR4 Re = R1 + R2 + R3 + R4 3. DEFINICIÓN Y EXPLICACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS QUE DEFINEN AL CIRCUITO RESISTIVO EN PARALELO, EN C.C: Se define un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente eléctrica se bifurca en cada nodo. Su característica característica más importante es el hecho de que el potencial en cada elemento del circuito tiene la misma diferencia de potencial.

















GRAFICOS E ILUSTRACIONES Circuito Simple

Circuito en Serie



















Multímetro

Voltímetro

















Ohmímetro

Grafico V vs I para R 1

















Grafico V vs I para R2 12

10

8 ) V ( e j a t l o V

6

4

2

V Vs I

















Grafico V vs I para R 3 12

10

8 ) V ( e j a t l o V

6

4

2

V Vs I

















Grafico V vs I para R 4 12

10

8 ) V ( e j a t l o V

6

4

2

0

V Vs I



















CONTENIDO



































































































































CALCULOS Y RESULTADOS LEY DE OHM

















b. R2= 4.7k Voltaje (V) 2

Corriente(mA) 0.43























































































































































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