LABORATORIO FISICA III

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULT FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL IND USTRIAL Y DE SISTEMAS ESCUELA PROFECIONAL PROFECIONA L DE INGENIERIA INGENIERI A INDUSTRIAL

Laboratorio de Circuitos Elctricos !LEY DE O"M Y LEYES DE #IRC""OFF$

Curso:

Física III

Profesor:

Chauca Castillo, Eduardo.

Alumnos: Ñiquen Tupia, Anthony oel. !uintana Asencios, unior "icardo "icse #on$ales, Cristian Alfredo. %ar&as Cayas Anthony Adolfo

' ()*+ '

Universidad Nacional del Callao

“Año de la consolidación del Mar de Grau ”

Física III Profesor: Chauca Castillo, Eduardo

Tabla de contenido c ontenido I. INTRODUCCI INTRODUCCIÓN... ÓN........ .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............3 .......3 II. OBJETIVOS OBJETIVOS..... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............. .............4 .....4 OBJETIVO GENERAL................................. GENERAL........................................................ ...................................................... ...................................... .......44 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.............................. ESPECÍFICOS..................................................... ........................................................ .................................44 PRÁCTICA #1: RESISTENCIA.................................. RESISTENCIA......................................................... ........................................... ....................44 PRÁCTICA #2: ARREGLO DE RESISTENCIA................................... RESISTENCIA................................................... ................44 III. FUNDAENT FUNDAENTOS... OS........ .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............ ................. ............! ..! PRÁCTICA #3: LE" DE O.................................................................................. O..................................................................................!! PRÁCTICA #4: LE"ES DE $IRCOFF.................................... $IRCOFF................................................................ ............................%% P&'()&* L)+:..................................... L)+:............................................................ .............................................. .......................................... .........................% ......% S),-/* L)+:..................................... L)+:............................................................ .............................................. .............................................. ........................0 .0 IV. IV. INSTRUENT INSTRUENTOS... OS........ .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............... ................... ................. ........ V. PROCEDIIE PROCEDIIENTO NTOS.... S......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........... ................ .................... .............. .... PRACTICA #3 “LE" DE O”.................................... O”........................................................... ............................................ ..................... PROCEDIIENTO......................... PROCEDIIENTO................................................ .............................................. ................................................. .......................... PRUEBA DE CONOCIIENTOS:....................... CONOCIIENTOS:.............................................. ................................................... ............................10 10 PRACTICA #4 “LE"ES DE $ITCOFF”............................................................2 $ITCOFF”............................................................2 PROCEDIIENTO......................... PROCEDIIENTO................................................ .............................................. ...............................................2 ........................2 PREGUNTAS PREGUNTAS DE LA PRACTICA N4....................................................... N4................................................................. ..........32 32 VI. CONCLUSION CONCLUSIONES.. ES....... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........... ............33 ......33 CONCLUSION PRACTICA N3........................................................................... N3...........................................................................33 33 CONCLUSION PRACTICA N4........................................................................... N4...........................................................................33 33 VII. ANE5OS... ANE5OS........ .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............. ................34 ........34 L)+)6 /) $'&7889.............................. $'&7889..................................................... .............................................. .......................................... ........................34 .....34 L)+ /) ;)6'9)6 /) $'&7889............................... $'&7889...................................................... ................................................34 .........................34 En un la$o cerrado, la suma de todas las caídas de tensin es i&ual a la tensin total suministrada. -e forma equialente, la suma al&e/raica de las diferencias de potencial el0ctrico en un la$o es i&ual a cero. ..................................................3! ........................................... .................................................................. .............................................. .............................................. ....................................... .......................3! .......3! G-6;*< $'&7889............................. $'&7889.................................................... .............................................. ................................................. ............................3% ..3% L* L)+ /) O8(....................................... O8(.............................................................. .............................................. ............................................ .....................3 3 Postulado &eneral de la 1ey de 2hm ..............................................................3 VIII. BIBLIOGRA BIBLIOGRAFÍA... FÍA........ .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .............. ................... ...............4 .....4

1



I.


INTRODUCCIÓN

-esde el se&undo ciclo que hacemos un solo la/oratorio durante todo el ciclo, comen$ando con física * donde tratamos de medir el alcance que tiene la caída un cuerpo en un rampa y las fuer$as que act3an so/re 0l. En física (, fue el mism ismo procedimiento, en este caso el o/4etio io era medir o halla llar apro5imadamente el coeficiente de friccin e5terna para cuerpos esf0ricos6 durante el camino, y a pesar de los errores, fuimos en el camino del sa/er, respaldados por un &ran &rupo de ami&os, donde el compromiso fue el mayor alor que se puede mencionar. 7oy en día, en estos 8cortos9 pero muy prcticos la/oratorios, donde se ha aprendido de manera efica$, nos ha serido para compro/ar teorías de los &randes científicos, como es el caso de 2hm y ;irchhoff, corro/orar conceptos y una e$ ms, lo&rar cumplir nuestros o/4etios. En el presente informe, de forma terica se detallar y aplicar la famosa ley de 2hm para materiales hmicos, se har por medio de circuitos, que contienen diferentes tama
2


Física III


II.

Profesor: Chauca Castillo, Eduardo

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Aprender y conocer una nuea forma de calcular las diferentes corrientes y olta4es que se encuentran en las resistencias de cada circuito, de forma terica, para comparar con los alores medidos e5perimentalmente.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS PRÁCTICA #1: RESISTE R ESISTENCIA NCIA 

Conocer el funcionamiento de la fuente de alimentacin para diferentes olta4es.



Aprender a usar el multímetro para medir corrientes y olta4es. olta4es.



Compro/ar e5perimentalmente la 1ey de 2hm.



"epresentar &rficamente los diferentes olta4es y corrientes que se encontraron en cada circuito medido e5perimentalmente y tericamente.

PRÁCTICA #2: ARREGLO DE RESISTENCIA   

Compro/ar e5perimentalmente las 1eyes de ;irchhoff. Anali$ar y calcular tericamente tericamente cada circuito propuesto. propuesto. Comparar los resultados tericos y e5perimentales atraes del porcenta4e de error.

3


Física III


III.


FUNDAMENTOS

PRÁCTICA #3: LEY DE OHM E%&osici'()

1a ley de 2hm esta/lece que el olta4e entre los e5tremos de muchos tipos de materiales conductores es directamente proporcional a la corriente que fluye a tra0s del material. V = Ri

-onde la constante de proporcionalidad " reci/e el nom/re de 8resistencia9. 1a unidad de resistencia es el ohm, el cual es i&ual a %>A y &eneralmente se sim/oli$a por una ome&a may3scula, . Para compro/ar e5perimentalmente la 1ey de 2hm, aplicaremos olta4es o corrientes conocidos a resistores como los usados en las prcticas anteriores, y mediremos la respuesta. Con este propsito usaremos un fuente que cuenta con salida triple, es decir, que tiene una salida fi4a de ?, (A, y dos salidas aria/les de ) a () , ).? A, las cuales pueden ser controladas independientemente6 y el multímetro di&ital que ha/íamos usado anteriormente solo para medir resistencias6 en esta prctica lo usaremos adems para medir corrientes y olta4es. Para medir corrientes, el multímetro se tiene que conectar en serie con el elemento cuya corriente se quiere o/tener6 de este modo se estaría conectando como amperímetro. Es importante hacer notar que para o/tener una lectura positia, la flecha de corriente tiene que entrar por la terminal positia del medidor. Para medir olta4es, el multímetro tiene que conectarse en paralelo con el elemento cuyo olta4e se quiere o/tener6 de ese modo se estaría conectando como oltímetro. Para o/tener una lectura positia, la polaridad de las 4




terminales del medidor tiene que coincidir con la polaridad asi&nada al elemento en cuestin. 1o anterior puede o/serarse en el circuito que se muestra en la fi&ura @.*. El circuito con la letra 8A9 es el sím/olo para un amperímetro6 note que se encuentra conectado en serie con la resistencia ". El circuito con la letra 8%9 es el sím/olo para un oltímetro6 o/sere que se encuentra conectado en paralelo con

la

resistencia

".

Entonces,

estos

medidores

nos

indicarn,

respectiamente, los alores de la corriente y el olta4e de la resistencia ".

Fig. 3.1

PRÁCTICA #: LEYES DE !IRCHHOFF 1as leyes de ;irchhoff constituyen la /ase para el anlisis de los circuitos el0ctricos. us conceptos /sicos son tan amplios, que pueden aplicarse a cualquier circuito, desde el circuito ms sencillo, hasta la red ms comple4a.

P"$%"& L%': 1ey de corrientes de ;irchhoff: 81a suma al&e/raica de las corrientes que entran a Bo salen una unin de dos o ms elementos es i&ual a cero9. Esto si&nifica que la suma de las corrientes que entran a la unin es i&ual a la suma de las corrientes que salen de ella.

!


Física III



Fi&. D.*

I R 2 + I R 3− I R 4= 0

S%()*+& L%': 1ey de %olta4es de ;irchhof: 81a suma al&e/raica de las diferencias de potencial alrededor de cualquier trayectoria cerrada en un circuito es cero9. Esto si&nifica que en un circuito cerrado, la suma de las eleaciones de tensin es i&ual a la suma de las caídas de tensin.

Fig.4.2 .

V 1−V 2−V 3 = 0

IV.

INSTRUMENTOS %




Ca/les

"esistencias

ultímetro

Fuente de Alimentacin

Proto/oard

V.

PROCEDIMIENTOS 0


Física III



PRACTICA #3 ,LEY DE OHMPROCEDIMIENTO (.*.

E5amine el circuito de la fi&ura @'(. Calcule la corriente Ι para cada uno de los alores de olta4e

V F

que aparece en la ta/la @'*. Ane5e

los clculos al final de la prctica.

Fig.3-2

2TA: 2/sere que no se especifican los medidores de corriente y olta4e. 1a ra$n es que se utili$ara el mismo multímetro para hacer todas las mediciones. u maestro le indicara como hacer cada medicin. Para eitar cualquier pro/lema con las cone5iones, o/ede$ca todas las indicaciones de su maestro y espere su autori$acin antes de ener&i$ar el equipo (.(.

i&uiendo las instrucciones de su maestro, conecte el circuito de la fi&ura @'(. A4uste sucesiamente el olta4e de la fuente

V (¿¿ F ) a los

¿ alores que se indican en la ta/la @'*. ida y anote en la ta/la la corriente para cada alor de olta4e.




Física III

“Año de la consolidación del Mar de Grau ” R 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω


V F

Ι Calculado

*)% *(% *D% *+% *H% ()%

D.*+++ mA ?.))) mA ?.H@@ mA +.+++ mA J.?) mA H.@@ mA

Ι Medida

* error

@.GHH mA ?.)*( mA ?.JH) mA +.?D( mA J.++ mA H.@? mA

D.(H+ ).(D ).G)H *.H+ (.*@@ ).(D

Ta/la @'* (.@.

Calcule el porcenta4e de error

%error =

(.D.

| Icalculada− Imedida|

Icalculada



%error =



%error =



%error =



%error =



%error =



%error =

.100

|4.1666 −3.988| 4.1666

|5.00 −5.012| 5

5.833

|6.666 −6.542|

|7.5 −7.66| 7.5

.100

=0.908

.100 =1,86

.100 =2.133

|8.33 −8.35| 8.33

=4.286

.100 =0.24

|5.833 −5.718|

6.666

.100

.100 = 0.24

Ane5e al final de la practica una &rfica de

V F

contra

Ι

para

alores medidos y otra para alores calculados y comprelas




Física III



I calculada 9

8.33 7.5

8 6.67

7 5.83 6

A m a 5 d a l u 4 c l a c 3 I

5 4.17

2 1 0 8

10

12

14

16

18

20

22

Vf (v)

I medida 9

8.35 7.66

8 6.54

7 5.78 6

5.01

A m 5 a d i d 4 e m 3 I

3.99

2 1 0 8

10

12

14

16

18

20

22

Vf (v)

Como podemos er en los &rficos, donde e5presamos la corriente medida y calculada, son muy seme4antes, casi eidencian una línea recta. K esto lo podemos compro/ar con el porcenta4e de error donde los clculos fueron inferiores al ?. 1


Física III


(.*.


E5amine el circuito de la fi&ura @'@. Calcule el olta4e

V F para cada

uno de los alores de corriente Ι que aparecen en la ta/la @'(. Ane5e los clculos al final de la prctica

(.(.

i&a las indicaciones de su maestro para conectar el circuito de la fi&ura @'@. A4uste la corriente de la fuente Ι a loa alores que se indican en la ta/la @'(. Para cada uno de los alores de corriente, mida y anote:

R 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω

(.@.

Ι

Ι Calculado

(mA @mA DmA ?mA +mA JmA

D.H% J.J% G.+% *(.)% *D.D% *+.H%

Ι Medida

D.J+% J.(??% G.GH% **.++% *D.*)% *+.)%

* error

).H@@ ).J+D @.G?H (.H@@ (.)H@ D.J+(

Calcule el porcenta4e de error.



%error =



%error =



%error =

|4.8− 4.76| 4.8

.100 = 0.833

|7.2− 7.255| 7.2

|9.6 −9.98| 9.6

.100 =0.764

.100 = 3.958

11


Física III


(.D.



%error =



%error =



%error =


|12.0 −11.66| 12.0

|14.4 −14.1| 14.4

|16.8 −16| 16.8

.100 =2.833

.100 =2.083



.100 = 4.762

Ane5e al final de la practica una &rfica de

Ι contra

V F para

alores medidos y otra para alores calculados y comprelas

Vf calculado 18

16.8

16

14.4

14 12 12

v o d 10 a l u c 8 l a c f V 6

9.6 7.2 4.8

4 2 0 1

2

3

4

5

6

7

8

I (mA)

12


Física III



Vf medido 18 16 16 14.1 14 11.66 12

) v ( o 10 d i d e 8 m f V 6

9.98

7.26

4.76

4 2 0 1

2

3

4

5

6

7

8

I (mA)

Como podemos apreciar la cura del olta4e calculado es una recta lineal, donde cumple la ecuacin de ohm. ientras que en el olta4e medido tiene alores similares acercndose a ser una recta. Esto es de/ido a que el porcenta4e de error nos result menor al ?, estando adentro del ran&o preisto.

@.*.

E5amine el circuito de la fi&ura @'D. Calcule la resistencia equialente en terminales de la fuente y pon&a ese alor en la primera columna de la ta/la @'@. Calcule la corriente Ι para cada uno de los alores de olta4e V F que aparecen en la ta/la @'@. Ane5e los clculos al final de la prctica.

13


Física III


@.(.


-e acuerdo con las indicaciones dadas por el maestro, conecte el circuito de la fi&ura @'D. A4uste el olta4e

V (¿¿ F ) a los alores que se

¿

indican en ta/la. ida y anote. V F

Re+ 60.44665 K Ω

).?%

60.44665 K Ω

*%

60.44665 K Ω 60.44665 K Ω 60.44665 K Ω 60.44665 K Ω

*.?% (% (.?% @%

1

Req1

=

1 2400

+

1 2400

Ι Calculado

H.(J*J μA *+.?D@? μA

(D.D** @@.)H D*.@?H DG.+@)

=¿ Req1 =

μA μA μA μA

2400 ∗2400 4800

Ι Medida

* error

H.)) μA

@.(HDJ

*+.DD μA

).+(?+

(D.HJJ μA @(.H) μA D*.*** μA DG.? μA

*.G)D ).HD+ ).+ ).(+(

=1200 Ω

Req1=1200 Ω

14


Física III


1

Req 2

=

1 1200

+

1 1200

=¿ Req2=


1200∗1200

=600 Ω

2400

Req2=600 Ω

Req2=1200 + 600 + 120000 =121.8 k Ω

Req2=121.8 k Ω

1

Req

=

1

+

1

121.8 k 120 k

=¿ Req =

121.8 k ∗120 k 241.8 k

= 60.44665 k Ω

Req=60.44665 k Ω

@.@.

Calcule el porcenta4e de error:



%error =



%error =



%error =



%error =

|8.2717 −8.00| 8.2717

.100 =3.2847

|16.5435 −16.44| 16.5435

|24.411 −24.877| 24.411

|33.08 −32.8| 33.08

.100 = 0.6256

.100 = 1.909

.100

=0.846 1!


Física III


@.D.



%error =



%error =


|41.358 − 41.111| 41.358

|49.630 − 49.51| 49.630

.100

=0.6 

.100 = 0.262

Ane5e al final de la practica una &rfica de V F contra

Ι para

alores medidos y otra para alores y comprelas

I calculada 60 49.63 50 41.36

) A  ( a d a l u c l a c I

40 33.08 30

24.41 16.54

20 8.27

10

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Vf (v)

1%


Física III



I medida 60 49.5 50 41.11 40

) A  ( a 30 d i d e m 20 I

32.8 24.88

16.44

8

10

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Vf (v)

Como se puede aprecia en las dos curas, son rectas lineales muy seme4antes. Esto nos dice que los alores medidos se acercan a la ley de ohm, teniendo un porcenta4e de error menor de D.

PRUEBA DE CONOCIMIENTOS: *. Para el procedimiento *, o/ten&a el alor de la resistencia con alores medidos de corriente y olta4e, y complete la ta/la @'D. Ane5e los clculos al final de la practica 

R=



R=



R=



R=



R=

10 3.988 mA 12 5.012 mA

14 5.78 mA

6.542 mA 7.66 mA

=2.394 K Ω

=2.422 K Ω

16 18

=2.507 K Ω

=2.445 K Ω

=2.35 K Ω

10


Física III

“Año de la consolidación del Mar de Grau ” 

R=

20 8.35 mA

" * ( @ D ? +


=2.395 K Ω

error D.D? ).(? ).G* *.++ ).D* ).()

Rvaloresmedidos (.?)J K Ω (.@GD K Ω (.D(( K Ω (.DD? K Ω (.@? K Ω (.@G? K Ω

2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω



%error =



%error =



%error =



%error =



%error =



%error =

|2.4 −2.507| 2.4

|2.4 −2.394| 2.4

|2.4 −2.422| 2.4

|2.4 −2.445| 2.4

|2.4 −2.35| 2.4

.100 =0.25

.100 = 0.91

.100 =1.66

.100

|2.4 −2.395| 2.4

.100 =4.45

=0.41 

.100 =0.2

(. Para el procedimiento (, o/ten&a el alor de la resistencia con alores medidos de corriente y olta4e, y complete la ta/la @'?. Ane5e los clculos al final de la prctica. 

R=



R=

4.76

=2.38 K Ω

2 mA 7.255 3 mA

= 2.4183 K Ω 1


Física III


R=



R=



R=



R=

9.98 4 mA

=2.495 K Ω

11.66 5 mA

14.1 6 mA 16 7 mA

" * ( @ D ? +


2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω 2.4 K Ω

= 2.332 K Ω

=2.35 K Ω =2.285 K Ω error ).H@ ).J+ @.G? (.H@ (.)H@ ?.))

Rvaloresmedidos (.@H K Ω (.D*H@ K Ω (.DG? K Ω (.@@( K Ω (.@? K Ω (.(H? K Ω



%error =



%error =



%error =



%error =



%error =



%error =

|2.4 −2.38| 2.4

.100 = 0.83

|2.4 −2.4183| 2.4

|2.4 −2.495| 2.4

|2.4 −2.332| 2.4

|2.4 −2.35| 2.4

.100

=0.76

=3.95

.100 = 2.83

.100 = 2.083

|2.4 −2.285| 2.4

.100

.100



=5.0

@. Para el procedimiento @, o/ten&a el alor de la resistencia con alores medidos de corriente y olta4e, y complete la ta/la @'+. Ane5e los clculos al final de la practica 1


Física III


R=



R=



R=

  

0.5 8 μA

=62.5 K Ω

1 16.44 μA

= 60.8272 K Ω

1.5

=60.2966 K Ω 24.877 μA 2 =60.9756 K Ω R= 32.8 μA 2.5 =60.8109 K Ω R= 41.111 μA 3 =60.6060 K Ω R= 49.5 μA "

* ( @ D ? +


60.44665 K Ω

60.44665 K Ω

60.44665 K Ω

60.44665 K Ω

60.44665 K Ω

60.44665 K Ω

error @.@G ).+@ ).(D ).HJ ).+) ).(+

Rvaloresmedidos +(.? K Ω +).H(J( K Ω +).(G++ K Ω +).GJ?+ K Ω +).H*)G K Ω +).+)+) K Ω



%error =



%error =



%error =



%error =



%error =



%error =

|60.44665 −62.5| 60.44665

.100

|60.44665 −60.8272| 60.44665

|60.44665 −60.2966| 60.44665

|60.44665 −60.9756| 60.44665

|60.44665 −60.8109| 60.44665

|60.44665 −60.6060| 60.44665

=3.39

.100 =0.63

.100 = 0.24

.100 = 0.87

.100 =0.60



.100 =0.26

2


Física III



PRACTICA # ,LEYES DE !ITCHHOFFPROCEDIMIENTO *. a. E5amine el circuito de la fi&. D'@. "ealice los clculos que se piden. I 1 → I 2 →

I 3

I 4

/. conecte el circuito de la fi&ura D'@. A4uste el olta4e de la fuente B%F A D %. ida y anote: 1os alores medidos tericamente: Valores Calculados VF

D%

I,

?.)@@ mA *.++J mA ).)@@ mA @.@@@ mA

II. I/

1os alores medidos e5perimentalmente: Valores Medidos VF I, II.

@.GH % D.GG mA *.+D mA ).)@ mA

21


Física III



@.( mA

I/

c. Calculando el porcenta4e de error:

¿ Valor teórico −Valor experimetal ∨

¿ Valor teórico

∗ 100

error =¿



eL

¿ 4 V −3.98 V ∨ ¿ ∗100 ¿

4 V

*e0 1 234*



e I*L

¿ 5.033 mA − 4.99 mA ∨ ¿

¿ 5.033 mA

∗100

*e I* 1 2354/*



e I(L

¿ 1.667 mA −1.64 mA ∨ ¿

¿ 1.667 mA

∗100

*e I( 1 ,36,7* 

e I@L

|0.033 mA −0.03 mA|

∗100

0.033 mA

*e I@ 1 7327* 

e IDL

¿ 3.333 mA −3.2 mA ∨ ¿

*e ID 1 .377*

¿ 3.333 mA

∗100

L @.GG

22


Física III



CUADRO SINTETICO) Valores calculados

Valores Medidos

Porce(ta8e de Error

D% ?.)@@ mA *.++J mA ).)@@ mA @.@@@ mA

@.GH % D.GG mA *.+D mA ).)@ mA @.( mA

).? ).H?D *.+*G G.)G @.GG

VF I, II. I/

2. a. E5amine el circuito de la fi&ura D'D. "ealice los clculos que se piden. I I → → 1

Req =123.6 k

/. Conecte el circuito de la fi&ura D'D. A4uste el olta4e de la fuente B% F a @ %. ida y anote: 1os alores medidos tericamente: Valores Calculados VF I V, VV.

@% ).)(D mA ).)?J+ % (.HH % ).)(HH %

1os alores medidos e5perimentalmente: 23


Física III



Valores Medidos

(.G % ).)( mA ).)?G %

VF I V,

(.H % ).)@ %

VV.



¿ Valor teórico

∗ 100

error =¿



e L

¿ 3 V −2.9 V ∨ ¿ ∗100

VF

¿

3 V

*e VF 1 .3...*



e L

¿ 0.024 mA −0.02 mA ∨

I

¿

¿ 0.024 mA

∗100

*e I 1 ,63669*



e L

¿ 0.0576 V −0.059 V ∨

V,

¿

¿ 0.0576 V

∗100

*e V, 1 -3/.*



e L V-

|2.88 V −2.8 V | 2.88 V

∗100

L (.JJJ 24


Física III



*e V- 1 -3999* 

e L

¿ 0.0288 V −0.03 V ∨

V.

¿

¿ 0.0288 V

∗100

L D.*++

*e V. 1 /3,66*

CUADRO SINTETICO)

VF I V, VV.

Valores calculados

Valores Medidos

Porce(ta8e de Error

@% ).)(D mA ).)?J+ % (.HH % ).)(HH %

(.G % ).)( mA ).)?G % (.H % ).)@ %

@.@@@ *+.++J (.D@ (.JJJ D.*++

3. a. E5amine el circuito de la fi&ura D'?. "ealice los clculos que se piden.

Req = 3.588 k

/. Conecte el circuito de la fi&ura D'?. A4uste el olta4e de la fuente B% F a D %. ida y anote: 1os alores medidos tericamente:

Valores Calculados 2!


Física III

“Año de la consolidación del Mar de Grau ” VF

D%

V,

(.+J??( %

V-

*.@( %

V.

*.@( %

I,

*.**DH mA

I-

).)**mA

I.

*.* mA


1os alores medidos e5perimentalmente: Valores Medidos VF

@.G %

V,

(.+H %

V-

*.@@ %

V.

*.@@ %

I,

*.** mA

I-

).)* mA

I.

*.)H mA



¿ Valor teórico

∗ 100

error =¿



e L VF

¿ 4 V −3.9 V ∨ ¿ ∗100 ¿

4 V

*e VF 1 -34*



e L V,

¿ 2.67552 V −2.68 V ∨ ¿

¿ 2.67552 V

∗100

2%


Física III



*e V, 1 23,6* 

e L V-

|1.32 V −1.33 V | ∗100 1.32 V

*e V- 1 2394*



e L

¿ 1.32 V −1.33 V ∨

V.

¿ 1.32 V

∗100

¿

*e V. 1 2394*



e I*L

¿ 1.1148 mA −1.11 mA ∨

¿ 1.1148 mA

∗100

¿

*e I, 1 23/.*



e I(L

¿ 0.011 mA −0.01 mA ∨ ¿

¿ 0.011 mA

∗100

*e I- 1 7327*



e I@L

|1.1 mA −1.08 mA| ∗100 1.1 mA

*e I. 1 ,35,5* CUADRO SINTETICO)

20


Física III



Valores Calculados

Valores Medidos

Porce(ta8e de Error

VF

D%

@.G %

(.?

V,

(.+J??( %

(.+H %

).*+

V-

*.@( %

*.@@ %

).J?

V.

*.@( %

*.@@ %

).J?

I,

*.**DH mA

*.** mA

).D@

I-

).)**mA

).)* mA

G.)G

I.

*.* mA

*.)H mA

*.H*H

D. a. E5amine el circuito de la fi&ura D'+. "ealice los clculos que se piden.

Req =61.2 k

/. Conecte el circuito de la fi&ura D'+. A4uste el olta4e de la fuente B% F a ? %. ida y anote: 2


Física III



1os alores medidos tericamente: Valores Calculados VF

?%

V-

).)GJG( %

V.

).)GJG( %

V4

D.HG+ %

V6

D.HG+ %

I,

).)H*J mA

I-

).)D)H mA

I.

).)D)H mA

I/

).)H*J mA

I4

).)D)H mA

I6

).)D)H mA

I9

).)H*J mA 1os alores medidos e5perimentalmente: Valores Medidos

c. porcenta4e

VF

D.H %

V-

).* %

V.

).* %

V4

D.G %

V6

D.G %

I,

).)H mA

I-

).)D mA

I.

).)D mA

I/

).)H mA

I4

).)D mA

I6

).)D mA

I9

).)H mA

Calculando el de error:

2


Física III

“Año de la consolidación del Mar de Grau ” 

e L VF


¿ 5 V −4.8 V ∨ ¿ ∗100 ¿

5 V

L D

*e VF 1 /* 

e L

¿ 0.09792 V −0.1 V ∨

V-

¿

¿ 0.09792 V

∗100

L (.*(

∗100

L (.*(

*e V- 1 -3,-*



e L

¿ 0.09792 V −0.1 V ∨

V.

¿

¿ 0.09792 V

*e V. 1 -3,-*



e L V4

¿ 4.896 V − 4.9 V ∨ ¿

¿ 4.896 V

∗100

L ).)H

∗100

L ).)H

*e V4 1 2325*



e L V6

¿ 4.896 V − 4.9 V ∨ ¿

¿ 4.896 V

*e V6 1 2325*



e I*L

¿ 0.0817 mA − 0.08 mA ∨ ¿

¿ 0.0817 mA

∗100

L (.)H

*e I, 1 -325*

3


Física III




e I(L


¿ 0.0408 mA − 0.04 mA ∨

¿ 0.0408 mA

∗100

¿

L *.G+

*e I- 1 ,376*



e I@L

¿ 0.0408 mA − 0.04 mA ∨ ¿

¿ 0.0408 mA

∗100

L *.G+

∗100

L (.)H

∗100

L *.G+

∗100

L *.G+

∗100

L (.)H

*e I. 1 ,376*



e IDL

¿ 0.0817 mA − 0.08 mA ∨ ¿

¿ 0.0817 mA

*e I/ 1 -325*



e I?L

¿ 0.0408 mA − 0.04 mA ∨ ¿

¿ 0.0408 mA

*e I4 1 ,376* 

e I+L

¿ 0.0408 mA − 0.04 mA ∨ ¿

¿ 0.0408 mA

*e I6 1 ,376*



e IJL

¿ 0.0817 mA − 0.08 mA ∨ ¿

¿ 0.0817 mA

*e I9 1 -325* 31




CUADRO SINTETICO) VF VV. V4 V6 I, II. I/ I4 I6 I9

Valores Calculados

Valores Medidos

Porce(ta8e de Error

?% ).)GJG( % ).)GJG( % D.HG+ % D.HG+ % ).)H*J mA ).)D)H mA ).)D)H mA ).)H*J mA ).)D)H mA ).)D)H mA ).)H*J mA

D.H % ).* % ).* % D.G % D.G % ).)H mA ).)D mA ).)D mA ).)H mA ).)D mA ).)D mA ).)H mA

D (.*( (.*( ).)H ).)H (.)H *.G+ *.G+ (.)H *.G+ *.G+ (.)H

PREGUNTAS DE LA PRACTICA N/ ,3 :Estu0iero( de(tro de la tolera(cia los &orce(ta8es de error e(co(trados e( esta &r;ctica< a=&l>e su res&uesta

i, los alores medidos estuieron muy cercanos a los alores calculados tericamente, incluso hu/o casos en los cuales coincidía casi e5actamente i&ual estos alores. Esto nos ha/la de una eficacia por parte nuestra para poder completar y cumplir el o/4etio.

-3 Co=&lete la ?i@ura /9 de ?or=a +ue +uede u( circuito co=&leto3

32




.3 :Se +ue=ar>a el a=&er>=etro de la ?i@3 /9 si se co(ectara co( la &olaridad i(0ertida<

o se quemaría el amperímetro, solo sucedería que cuando midamos la corriente con el amperímetro este arro4e una cantidad ne&atia, lo que indicaría que la polaridad esta inertida. 1a inersin de la polaridad de una fuente de CC siempre conducir a un cam/io en la direccin de la corriente pero la ma&nitud se&uir siendo la misma.

/3 :Cu;l de los =edidores de la ?i@3/9 te(dr>a( =;s &osibilidades de +ue=arse si se co(ectara directa=e(te e( &aralelo co( la ?ue(te de e(er@>a<

El medidor que tendría ms posi/ilidades de quemarse sería el amperímetro, de/ido a que este presenta una resistencia muy peque
43 Si se i(0irtiera la &olaridad del 0olta8e a&licado e( la ?i@3/9B :u suceder>a co( las corrie(tes  los 0olta8es del circuito<

33




i se inirtiera la polaridad, entonces la ma&nitud de la corriente y el olta4e sería el mismo ms solo cam/iaría el sentido. Es decir, en un motor por e4emplo de CC, si &ira en un sentido, al inertir la polaridad cam/iaría el &iro de rotacin. Pero eso no se da en todos los aparatos, en el caso de los diodos 1E-, el sentido es importante ya que posee polaridad y solo encienden en un solo sentido de cone5in, por lo tanto si iniertes los polos no encender, al contrario sí.

VI.

CONCLUSIONES

Concluimos en que para poder medir la corriente y el olta4e de las resistencias en cada circuito, la 1ey de 2hm y 1as 1eyes de ;irchhoff son esenciales y 34


Física III



fundamentales en el uso para poder simplificar los clculos tericos en los circuitos que desarrollamos en el la/oratorio. Adems ca/e mencionar, que se cumpli con las e5pectatias, de/ido que los resultados que nos arro4 la medicin e5perimental estuieron dentro del ran&o de error, de esta manera nos permiti terminar satisfactoriamente con los o/4etios propuestos.

CONCLUSION PRACTICA N/3 En esta parte nos damos cuenta que los alores medidos son cercanos a los alores calculados, lo que nos permite tra/a4ar en conformidad a lo conse&uido. K con la ayuda de la frmula de 2hm se lo&r cumplir con los o/4etios propuestos.

CONCLUSION PRACTICA N/ e aprendi 1as 1eyes de Mirchhoff, la Primera 1ey: la 1ey de Corrientes de ;irchhoff la cual nos dice que la suma al&e/raica de las corrientes que entran a una unin o ms elementos es i&ual a cero.Esto si&nifica que la suma de las corrientes que entran a la unin es i&ual a la suma de las corrientes que salen. 1a e&unda 1ey: la 1ey de %olta4es de ;irchhoff la cual nos dice que la suma al&e/raica de las diferencias de potencial alrededor de cualquier trayectoria cerrada en un circuito es cero. Esto si&nifica que en un circuito cerrado, la suma de las eleaciones de tensin es i&ual a la suma de las caídas de tensin.

VII.

ANE0OS

L%'% +% !"455 Esta ley tam/i0n es llamada le de (odos o &ri=era le de #irco?? y es com3n que se use la si&la LC# para referirse a esta ley. 1a ley de corrientes de ;irchhoff nos dice que:

3!


Física III



En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es i&ual a la suma de las corrientes que salen. -e forma equialente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es i&ual a cero.

K

∑ ( I )= I + I + I + ! .. + I =0 = 

1

2

K

3

 1

1a corriente que pasa por un nodo es i&ual a la corriente que sale del mismo. i*N iD L i( N i@

L%' +% 6%*4*% +% !"455 Esta ley es llamada tam/i0n se&unda ley de ;irchhoff, ley de la$os de ;irchhoff o ley de mallas de ;irchhoff Bes com3n que se use la si&la 1%; para referirse a esta ley. En un la$o cerrado, la suma de todas las caídas de tensin es i&ual a la tensin total suministrada. -e forma equialente, la suma al&e/raica de las diferencias de potencial el0ctrico en un la$o es i&ual a cero.

K

∑ ( V ) =V + V + V + ! .. + V = 

1

2

3

=0

K

 1

3%




1ey de tensiones de ;irchhoff, en este caso DL *N(N@. o se tiene en cuenta a ? porque no forma parte de la malla que estamos anali$ando.

Esta ley se /asa en la conseracin de un campo potencial de ener&ía. -ado una diferencia de potencial, una car&a que ha completado un la$o cerrado no &ana o pierde ener&ía al re&resar al potencial inicial. Esta ley es cierta incluso cuando hay resistencia en el circuito. 1a alide$ de esta ley puede e5plicarse al considerar que una car&a no re&resa a su punto de partida, de/ido a la disipacin de ener&ía. Ona car&a simplemente terminar en el terminal ne&atio, en e$ del positio. Esto si&nifica que toda la ener&ía dada por la diferencia de potencial ha sido completamente consumida por la resistencia, la cual la transformar en calor. Tericamente, y, dado que las tensiones tienen un si&no, esto se traduce con un si&no positio al recorrer un circuito desde un mayor potencial a otro menor, y al re0s: con un si&no ne&atio al recorrer un circuito desde un menor potencial a otro mayor. En resumen, la ley de tensin de ;irchhoff no tiene nada que er con la &anancia o p0rdida de ener&ía de los componentes electrnicos B"esistores, capacitores, etc.. Es una ley que est relacionada con el campo potencial &enerado por fuentes de tensin. En este campo potencial, sin importar que componentes electrnicos est0n presentes, la &anancia o p0rdida de la ener&ía dada por el campo potencial de/e ser cero cuando una car&a completa un la$o.

30


Física III



G)6&7 !"455. B;ni&s/er&, *( de mar$o de *H(D' Qerlín, *J de octu/re de *HHJ fue un físico

prusiano

cuyas

principales

contri/uciones científicas estuieron en el campo de los circuitos el0ctricos, la teoría

de

placas,

la

ptica,

la

espectroscopia y la emisin de radiacin de cuerpo ne&ro. Inent el espectroscopio y 4unto con "o/ert Qunsen, descu/ri el ru/idio y el cesio por m0todos espectrales. Identific la raya - del espectro solar como la producida por sodio apori$ado. -escu/ri las leyes &enerales que ri&en el comportamiento de un circuito el0ctrico. e dedic al estudio de la termodinmica y reali$ inesti&aciones so/re la conduccin del calor. Estudi los espectros del ol, de las estrellas y de las ne/ulosas, confeccionando un atlas del espacio y demostr la relacin e5istente entre la emisin y la a/sorcin de la lu$ por los cuerpos incandescentes. ;irchhoff propuso el nom/re de radiación de cuerpo negro en *H+(. Es responsa/le de dos con4untos de leyes fundamentales, en la teoría clsica de circuitos el0ctricos y en la emisin t0rmica. Aunque am/as se denominan 1eyes de ;irchhoff , pro/a/lemente esta denominacin es ms com3n en el caso de las 1eyes de ;irchhoff de la in&eniería el0ctrica. El padre de #usta ;irchhoff fue Friedrich ;irchhoff , un a/o&ado de derecho en ;ni&s/er& que tenía un alto sentido del de/er hacia el Estado prusiano. u madre fue una mu4er llamada ohanna 7enriette RittMe. 1a familia era parte de la floreciente comunidad intelectual de ;ni&s/er&, y #usta, el hi4o ms capa$ de los ;irchhoff , fue criado con la creencia de que el sericio a Prusia era el 3nico camino a/ierto para 0l.

3




-adas las ha/ilidades acad0micas de #usta en la escuela, su futura carrera continu de forma natural. ;irchhoff fue educado en ;ni&s/er&, donde in&res en la Oniersidad Al/ertus, que ha/ía sido fundada en *?DD por Al/ert, el primer duque de Prusia. Fran$ eumann y Carl #usta aco/ aco/i ha/ían instaurado con4untamente un seminario de físico'matemticas para introducir a sus alumnos a los m0todos de inesti&acin. ;irchhoff asisti a dicho seminario de *HD@ a *HD+. in em/ar&o, *HD@ fue el a

Física III



;irchhoff es me4or conocido por ser el primero en e5plicar las líneas oscuras del espectro del sol como resultado de la a/sorcin de lon&itudes de onda particulares conforme la lu$ pasa a tra0s de los &ases presentes en la atmsfera solar, reolucionando con ello la astronomía. A medida que su salud empeora/a, le resulta/a ms difícil practicar la e5perimentacin, y por ello en *HJ?, cuando le fue ofrecida la ctedra de físico matemticas en Qerlín, la acept puesto que le permitía continuar haciendo contri/uciones a la ense
L& L%' +% O$ 1a 1ey de 2hm, postulada por el físico y matemtico alemn #eor& imon 2hm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinmica, estrechamente inculada a los alores de las unidades /sicas presentes en cualquier circuito el0ctrico como son: *. Tensin o olta4e EB en olt B%. (. Intensidad de la corriente  I B en ampere BA. @. "esistencia R en ohm B

 de la car&a o consumidor conectado al

circuito. Circuito el0ctrico cerrado compuesto por una pila de *,? olt, una resistencia o car&a el0ctrica R y la circulacin de una intensidad o flu4o de corriente el0ctrica  I  suministrado por la propia pila. -e/ido a la e5istencia de materiales que dificultan ms que otros el paso de la corriente el0ctrica a tra0s de los mismos, cuando el alor de su resistencia aría, el alor de la intensidad de corriente en ampere tam/i0n aría de forma inersamente proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, iceersa, cuando la 4


Física III



resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre que para am/os casos el alor de la tensin o olta4e se manten&a constante Por otro lado y de acuerdo con la propia 1ey, el alor de la tensin o olta4e es directamente proporcional a la intensidad de la corriente6 por tanto, si el olta4e aumenta o disminuye, el ampera4e de la corriente que circula por el circuito aumentar o disminuir en la misma proporcin, siempre y cuando el alor de la resistencia conectada al circuito se manten&a constante.

Postulado &eneral de la 1ey de 2hm El flu4o de corriente en ampere que circula por un circuito el0ctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensin o olta4e aplicado, e inersamente proporcional a la resistencia en ohm de la car&a que tiene conectada.

F'r=ula =ate=;tica @e(eral de re&rese(taci'( de la le de o=

-esde el punto de ista matemtico el postulado anterior se puede representar por medio de la si&uiente Frmula #eneral de la 1ey de 2hm: R=

V I

VIII.

BIBLIOGRAFÍA



tt&)HHH3ecured3cuGeor@Si=o(O=



tt&)descubrie(do3?isica3u(l&3edu3ardescubrie(doi(de%3&&Ja= esPrescottJoule



tt&)?isica3la@uia-2223co=?isicadelestadosolidoelectro(icale deo=e?ecto8oule

41

LABORATORIO FISICA III

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