LABORATORIO Nº 3
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LABORATORIO Nº3 CONEXIÓN SERIE PARALELO Y MIXTO DE RESISTENCIA 1.- OBJETIVO GENERAL Finalizada la presente práctica los alumnos estarán capacitados para conectar, operar y evaluar y concluir circuitos de resistencias con conexiones serie paralelo y mixto
1.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS E SPECIFICOS Para alcanzar alcanzar el objetivo general los alumnos de verán manejar y usar adecuadamente adecuadamente los siguientes parámetros parámetros en la siguiente practica Fuerza electromotriz Diferencia de potencial Corriente eléctrica Efecto de la corriente eléctrica Resistencia Polaridad de tensión Sentido de la corriente Circuito Conexión de seria de las resistencias Conexión paralelo de las resistencias resistencias Conexión mixta de las resistencias
2. PUNTUALIZACIONES PUNTUALIZACIONES TEORICAS 2.1 FUERZA ELECTROMOTRIZ ELECTROMOTRIZ La fuerza electromotriz mas conocida como f.e.m. Al parámetro eléctrico que mantiene en constante movimiento ordenado las se la puede determinar en cualquier fuente con el uso de un voltímetro, en la escala de voltaje, en este caso continua, aplicando el voltímetro en terminales de la fuente con u na determinada escala escala nos permitirá mostrar el valor de la f.e.m. en voltios. Esto se realiza siempre sin carga , vale decir que si la fuente proporciona corriente o dicho de otra forma la f.e.m. puede medirse en una fu ente de tensión cuando este se en cuentra en circuito abierto
2.2CORRIENTE ELECTRICA En forma reducida podemos indicar el concepto de corriente eléct rica , basado en las siguientes puntualizaciones: -La intensidad de corriente eléctrica eléctrica es la carga carga que circula por segundo atreves atreves de la sección de un conductor -Su unidad es el ampere,1A=1C/1S, la intensidad intensidad de 1ª, equivale a la circulación de 6.25x10E18 electrones por seg. -Su símbolo “I” , en corriente continua “CC” , i(t) i(t) en corriente alterna, alterna, “CA”, valor valor instantáneo e “i”, también en corriente alterna “CA”, valor eficaz A.M. Ampere físico francés del siglo XIX. -La intensidad de corriente se la puede medir con el instrumento de medición como denominada denominada amperímetro. -Tipo de corriente.
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2.3EFECTO DE LA CORRIENTE ELECTRICA Al circular la corriente eléctrica por algún circuito puede producir los siguientes efectos:
1 2 3 4 5
EFECTO Calorífico Luminoso Magnético Químico Fisiológico
EJEMPLOS DE APLICACION Duchas ,Hornos de resistencias, Planchas .Soldadores, Calentadores , etc Lámparas incandescentes fluorescente de descargas en frio en caliente, etc Timbres, transformadores, motores , etc Baterías, equipos a base de galvanotecnia,etc Efectos peligrosos sobre el cuerpo humano, por algún accidente; electrocardiograma, que nos permite ver la frecuencia cardiaca, en un adulto los latidos son del orden de 60 a 80 latidos p or minuto; electroshocks , para la reanimación en medina
2.4 RESISTENCIA. La resistencia eléctrica es la oposición que ej erce un metal al paso de la identidad de corriente eléctrica. La resistencia, también puede escribirse en función de la longitud del conductor usado como resistencia, de su resistividad , y de su sección:
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R=ρ(L/S) (Ω) En función de la temperatura, la resistencia puede escribirse como: R1=R0[(1±α(T1-T0] (Ω) -Se usara el signo “+”, para aquellos materiales cuya resistividad dependen
directamente proporcional a la
temperatura - Se usara el signo “-“, para aquellos, materiales cuya resistencia dependen directamente proporcional a la temperatura 2.5 CONVENIO PASIVO DE SIGNOS (POLARIDAD ) Existen dos sentidos de corriente en un circuito, uno denominado SENTIDO REAL DE LA CORRIENTE, denominado también SENTIDO DE LA CORRIENTE
DE ELECTRONES y otros, SENTIDO TECNICO DE LA CORRIENTE, lo que
denominaremos posteriormente sentido arbitrario y laque se adoptara, que nacen del siguiente circuito de análisis, correspondiente al circuito de un condensador alimentado por corriente continua:
Se asignan arbitrariamente la polaridad de la tensión,en for ma general en terminales “A” y “ B”, y fijese la polaridad de los terminales y el cambio de signo que hacen característica del concepto polaridad:
2.6 POLARIDAD DE TENSION.
Característica de la tensión: *polaridad y potencial -Convencional, es la mas empleada y adoptada por la industria -Real, no es adoptarse p ero refleja el movimiento real de la corriente -Polaridad, se considera el terminal “+” como mayor potencial y el terminal marcado con “ -“ como menor potencial
2.7 POLARIDAD DE CORRIENTE. Se asignan arbitrariamente la polaridad de la corriente, representada por una pequeña flecha, en forma general en terminales “A” y “B”, y fíjese LA polaridad de los terminales y el cambio de signo de la corriente, que hacen característica de concepto polaridad.
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Características de la corriente: -Convencional, es la mas empleada y adaptada para la industria. -Real , no es adaptada pero refleja el movimiento real de la corriente Instrumentó de medición: -Amperímetro
2.8. CIRCUITO ELECTRICO. Trayectoria cerrada que sigue la corriente eléctrica, un circuito eléctrico esta compuesto de: -Fuente de tensión; donde se transforma una energía en energía eléctrica. -Conductores; son los que p ermiten unir o enlazar la fuente con la carga -receptor o carga; donde se transforma la energía eléctrica en la forma de energía deseada.
2.9. CARGA Equipo o dispositivo que consume energía.
2.10. CONEXION SERIE DE RESISTENCIAS. Básicamente la conexión serie consiste en unir los receptores uno tras otro , donde, un extremo del ultimo receptor se unen o conectan a la fuente , en este arreglo, la corriente eléctrica es la misma en todos los receptores y existirá una de tensión en cada uno de los receptores así conectados. La resistencia equivalente en este arreglo, siempre es mayor a cualquiera de lso receptores conectados. Sea el siguiente circuito de la figura 1-1:
Donde podemos concluir lo siguiente: -La corriente que circula por el circuito mostramos es de 2 amperios, ello quiere decir que 2(A) circula por R1.R2 y R3 -la corriente es inversamente proporcional al numero de receptores conectados en serie. -Las caídas de tensión serán: 4(V) en R1,8(V) en R2 y 12(V) en R3 -La resistencia equivalente : Req=R1+R2+R3 = 2+4+6=12 (Ω) El circuito equivalentes se muestra en al figura 1-2:
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En forma general , si se desea conectar dos o mas receptores en conexión .Serie, deben unirse principios y finales de cada receptor (Bobinas) y debe unirse extremos de receptores enb forma indiferente cuando os receptores no tengan polaridad , caso de los capacitores y resistencias.
2.11. CONEXIONES PARALELO DE RESISTENCIAS. Básicamente la conexión paralelo consiste en unir los extremos de cada receptor entre si y cada uno de ellos , unir con la fuente, en este arreglo, la tensión es la misma en todos los receptores conectada. Sea el siguiente circuito de la figura 1-3:
En el circuito de la figura 1-3 se p uede realizar las siguientes puntualizaciones: -La corriente de alimentación es directamente proporcional al numero de receptores conectados en este arreglo. -La tensión es la misma en la fuente y en los receptores del arreglo. -La resistencia equivalente siempre es menor a cualquiera de las resistencias del arreglo. -Existe demanda de corriente en cada receptor -El circuito equivalente esta dado npor el circuito siguiente ver figura 1-4:
En esta conexión es posible conectar y desconectar los distitos receptores a voluntad e independientemente unos de otros. En forma general, si se desea con ectar dos o mas receptores en conexión paralelo deben unirse principios y fianles de cada receptor (bobinas) y debe unirse extremos de receptores en forma independientes cuando los receptores no tengan polaridad caso generalmente de los capacitores y resistencias.
2.12. CONEXIÓN MIXTA DE RESISTENCIAS. Un circuito tiene la conexión mixta de resistencias si al mismo tiempo cuenta con la conexiones paralelo y serie vale decir que en este tipo de circuitos una o varias partes se encuentran conectado en serie y una o varias partes se encuentran conectados en paralelo La conexión serie y paralelo conservar sus características operativas en una conexión mixta `por ejemplo ver la fig 15: *El circuito esta compuesto por cinco resistencias conectados en arreglo mixto . *Las resistencias R2 yR3 se encuentran conectadas en serie.
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*Las resistencias R4 y R5 se encu entran conectados en serie . *La resistencia equivalente de R4 y R5 se encuentran conectada en paralelo con el equivalente de las resistencias R2 y R3 *La resistencia R1 se encuentra conectada en serie con al resistencia equivalente de R2,R3,R4 y R5. 3. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR.
Multímetro o tester. Multímetro o tester . Fuente de alimentación Protoboard. Resistencias Extensible
4. CIRCUITOS DE ANÁLISIS. CIRCUITO SERIE. R1
R2
V
R3
R1
R4
R2
V
R3
R4
R1
R2
V
R3
R4
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CIRCUITO PARALELO
V
R1
R2
R1
R3
R4
R2
R3
R4
V
R1
R2
R3
R4
V
CONEXIÓN MIXTA (PUENTE DE WHEATSTONE)
R1
R3 V
R5 P
n
R4
R2
R1
R3 V
R5 n
P
R4
R2
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R1
R3 R5
V
P
n R4
R2
5.- MONTAJE Y EJECUCIÓN DEL EXPERIMENTO. 1.
Seleccionar las resistencias a ser utilizadas en l a práctica.
2.
Alimentar la fuente de corriente continua y regu lar cerca al nivel de tensión indicada en el circuito.
3.
Preparar el tablero de conexiones, verificar continuidad y seleccionar las ranuras del protoboard a usar de acuerdo al circuito. Una vez preparado, leer resistencias de vacío.
4.
Efectuar las conexiones según el circuito que se va ha analizar (serie, paralelo, mixto).
5.
Realizar las mediciones de corriente según indicada el circuito de medición y similarmente a ello efectuar las mediciones de voltaje.
6.
En base a las lecturas anteriores (corriente - tensión) definir polaridad de los receptores.
7.
Llenar las tablas en base a los datos de la práctica y evaluarlas.
8.
Para la conexión inicial el circuito, analizar el mismo, y ver la manera más simple de armar. -
9.
Por ejemplo conectar todas las ramas en serie para ello, usar 4 cables seguido una terminal de otra.
Para el circuito puente, desequilibrar las ramas extremas para que de esta forma obtener una diferencia de potencial mínimamente apreciable.
MONTAJE DEL EXPERIMENTO 6. LECTURA DE DATOS. CIRCUITO SERIE En el circuito serie han sido u tilizadas tres resistencias y una fuente de corriente directa, el cual se representa en la Figura 2.
V (V)
= I(mA)
R [KΩ]
R1 R2
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R3 Error
Error del Voltaje
∑
CIRCUITO PARALELO .
En el circuito paralelo han sido utilizadas tres resistencias y una fuente de cor riente directa, el cual se representa en la Figura 3.
=
V (V)
I(mA)
R [KΩ]
R1 R2 R3 Error
Error de la corriente
∑
ANÁLISIS CONEXIÓN MIXTA. Llamado también circuito PUENTE DE WHEATSTONE, consta de 5 resistencias conectadas en un circuito doble triángulo alimentado por una fuente de corriente directa, tal como se muestra en la Figura 4
Vf = V (V)
If = I(mA)
R [kΩ]
R1 R2 R3 R4
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R5 Error
Error Voltaje
∑
Error Corriente
∑
7.- CUESTIONARIO. PARAMETROS EN SERIE.
La característica determinante de lo elementos en serie es que todos ellos tienen la misma corriente, es decir que la corriente en la conexión en serie se mantiene constante.
Para identificar un par o mas elementos en serie, es necesario observar que 2 elementos estén conectados entre si, es decir que entre ambos elementos forman un nodo secundario.
La conexión serie no es muy aplicable por que se requiere un control ultra rápido de compensación de caída de tensión
La potencia requerida o consumida por las resistencias en serie es igual a la suministrada o entregada por la fuente de alimentación.
PARAMETROS EN PARALELO
Este tipo de conexiones es usada en las instalaciones eléctricas en general, por que nos permite accionar las cargas a voluntad e independientemente unas a otras.
Los elementos del circuito en paralelo, como ser los resistores están conectados en paralelo cuando sus voltajes atreves es el mismo.
Cualquier equipo trabajo con un parámetro fijo que es la tensión de alimentación por lo tanto debemos dotarle de este requerimiento.
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En una conexión en paralelo el orden de los resistores o resistencias no es importante, ya que la corriente y la tensión el las resistencias no cambiara
PARAMETROS CONEXIÓN MIXTA
En la conexión mixta la intensidad en la resistencia del medio ósea la resistencia R5 tiende a ser muy baja o tiende a ser (0) por lo que se debe evitar que su resistencia sea muy grande así para obtener corrientes apreciables.
La diferencia de potencial en el puente weastone o la conexión mixta se distribuye en las partes que están en serie (la diferencia de potencial en este circuito varia) y paralelo la diferencia de potencial es diferente, y una pequeña parte a la resistencia del medio, por lo tanto el valor de potencial en este elemento tienda ser muy pequeño o tender a cero.
En la conexión mixta la resistencia del medio o R5 tiende a demandar menor intensidad de corriente, por esta razón la resistencia de este debe de ser menor a la de las otras resistencias.
La conexión mixta se utiliza para medir resistencias muy pequeñas, como por ejemplo un transformador ya sea de potencial o de corriente. También podemos decir que en el puente weastone se utiliza la resistencia R4 para equilibrar el puente.
También podemos mencionar que la R4 es igual al producto de la resistencia R2* R3 sobre la resistencia R1 y puede ser representado por la siguiente ecuación.
8 Bibliografía
Guía de LAB. , Circuitos Eléctricos I
(Ing. Oscar Anave León).
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