LEY DE OHM Y LEYES DE KIRCHHOFF

INGENIERIA MECATRONICA

INTEGRANTES: Franklin Enríquez Fabricio Veintimilla

PERIODO: 16 abril / 16 agosto NRC: 2887 FECHA: 30/04/18

INFORME DE LABORATORIO N°1.2 “LEY DE OHM Y LEYES DE KIRCHHOFF” RESUMEN

La práctica consistió en armar diferentes circuitos eléctricos en donde se aplicó las leyes de Kirchhoff de voltaje y corriente para la obtención de las mismas. Estas leyes dicen que las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de corrientes que salen, y la ley de mallas dice que la suma de voltajes en una malla o rama cerrada es igual a cero. Se hallo los valores teóricos de corriente y voltaje en cada resistor, y mediante un sistema de ecuaciones que se formaron al realizar la ley de mallas, y los valores experimentales al medir con un multímetro cada uno de ellos, y entonces poder comparar con los valores teóricos para obtener el error porcentual. 1.

OBJETIVOS

Probar la ley de Ohm y leyes de Kirchhoff en circuitos resistivos. Familiarizar al estudiante en el uso de instrumentos de laboratorio. 2.

MARCO TEORICO

2.1.Ley de nodos o ley de corrientes de Kirchhoff En todo nodo, donde la densidad de la carga no varíe en el tiempo, la tiempo, la suma de la corriente entrante es igual a la suma de la corriente saliente.

Donde Ie es la corriente entrante e Is la corriente saliente. De igual forma, La suma algebraica de todas las corrientes que  pasan por el nodo (entrante y saliente) es igual a 0 (cero). (cero ). (Serway, 2001)

2.2.Ley de mallas o ley de tensiones de Kirchhoff En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión.

Donde, V+ son las subidas de tensión y V- son las caídas de tensión. La segunda ley de Kirchhoff es una consecuencia de la ley de la conservación de energía. Imagine que mueve una carga alrededor de una espira de circuito cerrado. Cuando la carga regresa al punto de partida, el sistema carga-circuito debe tener la misma energía total que la que tenía antes de mover la carga. La suma de los incrementos de energía conforme la carga pasa a través de los elementos de algún circuito debe ser igual a la suma de las disminuciones de la energía conforme pasa a través de otros elementos. La energía  potencial se reduce cada vez que la carga se mueve durante una caída de potencial –  en un resistor o cada vez que se mueve en dirección contraria a causa de una fuente negativa a la  positiva en una batería. De forma equivalente, En toda malla la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico debe ser 0 (cero).

Puede utilizar la ley de la unión con tanta frecuencia como lo requiera, siempre y cuando escriba una ecuación incluya en ella una corriente general, el número de veces que pude utilizar la ley de la unión es una menos que el número de puntos de unión del circuito. Puede aplicar la ley de la espira las veces que lo necesite, siempre que aparezca en cada nueva ecuación un nuevo elemento del circuito (un resistor o una batería) o una nueva corriente. En general, para resolver un problema de circuito en particular, el número de ecuaciones independientes que se necesitan para obtener las dos leyes es igual al número de corrientes desconocidas. (Floyd, 2007)

3.

MATERIALES Y EQUIPOS • •  •  • •

4.

Fuente DC. Protoboard Multímetro Cables conductores Resistencias: 100Ω, 1 K Ω, 10 K Ω, 100 K Ω, 220Ω, 470Ω, 5.6 K Ω, 330 K Ω.

PROCEDIMIENTO

4.1 Construir en el protoboard cada uno de los circuitos de la Figura 1.

4.2 Efectuar y registrar las siguientes mediciones: a.- Caída de tensión (voltaje) en cada uno de sus elementos  b.- Corrientes en cada uno de sus elementos Registrar los resultados en una tabla.

5.

Análisis de resultados.

5.1.Para cada uno de los circuitos mostrar el diagrama del circuito, presentar los cálculos correspondientes y completar la siguiente tabla:

CIRCUITO 1

Corriente en fuente [A]

Tensión de la fuente [V] 10(v)

3 (A)

Resistencia Voltaje medido [V] [ ] Corriente medida [A] 2.28 v

R 1 =100 2.3010

−

2.3010

30 W

Voltaje calculado [V]

Error %

2.325 v

1.93%

−

7.672 

−

 

Error %

Corriente calculada [A]

2.32510

7.68 

R 2 =330

Potencia entregada [W]

2.32510

0.21% 0.10%

−

 

Potencia Disipada [mW]

5.4010− 

1.7610− 

0.21%

CIRCUITO 2

Corriente en fuente [A]

Tensión de la fuente [V] 5(v)

3 (A)

Resistencia Voltaje medido [V] [ ] Corriente medida [A] R 1 =220Ω R 2 =10kΩ R 3=5.6kΩ

Potencia entregada [W] 15 W

Voltaje calculado [V]

0.26 v

0.29 v

1.2810−

1.3210−

Error % 10% 3.03%

4.63 

4.70 

1.48 %

−

4.610

 

4.63  −

8.510

Corriente calculada [A]

Error %

4.710

−

 

4.70   

−

8.4110

3.8210−  2.2010− 

2.12% 1.48%

 

Potencia Disipada [mW]

1.07%

3.9410− 

CIRCUITO 3

Corriente en fuente [A]

Tensión de la fuente [V] 12(v)

3 (A)

Resistencia Voltaje medido [V] [ ] Corriente medida [A] R 1 =470Ω R 2 =1kΩ R 3=220Ω R 4=100Ω R 5=100Ω

36 W

Voltaje calculado [V]

8.26 v

8.63 v

0.017 

0.0175

3.74 

3.73 

0.26 %

−

3.7510

 

Corriente calculada [A]

Error % Error % 4.28% 0.52%

3.7310

−

 

Potencia Disipada [mW]

3.8210− 2.2010− 

0.53%

3.04 

3.045 

0.16%

0.013 

0.0138 

1.08%

0.68 

0.692 

1.73%

6.7210− 

6.9210−  

2.89%

0.68 

0.69 

1.73%

3.9410− 

4.7810− 

4.7810−  6.7210− 

6.

Potencia entregada [W]

6.9210−  

2.98%

Preguntas

a) Investigar la naturaleza de los materiales para la fabricación de las resistencias y registrar las especificaciones estandarizadas en cuanto a valores nominales de resistencia y disipación de potencia de dichos elementos. Indicar el código de colores para la identificación de los valores de las resistencias. 1. Resistencias aglomeradas o de precisión. Son pequeñas, económicas y de calidad media. Se fabrican con una mezcla de carbón y aislante. Dependiendo de la cantidad de carbón, variará el valor óhmico de la resistencia. Son sensibles a la humedad y tienen una tolerancia entre el 5 y el 20 %. 2. Resistencias de capa de carbón por depósitos. Están fabricadas en un soporte de vidrio sobre el que se deposita una capa de carbón y resina líquida. El valor óhmico lo determina el porcentaje de carbón de la mezcla.

3. Resistencias de capa metálica. Están fabricados con una capa muy fina de metal (oro,  plata, níquel, cromo u óxidos metálicos) en lugar de carbón, depositada sobre un soporte aislante (vidrio, mica). Estas resistencias tienen un valor óhmico muy bajo y una tolerancia muy reducida.

4. Resistencias de película gruesa Cermet. El soporte es una placa cerámica de reducido espesor, sobre la que se deposita un esmalte pastoso conductor. Al introducir el conjunto en un horno, el esmalte queda pegado.

 b) ¿Qué sucede con las resistencias si en ellas se aplica una potencia superior a la especificación de valor nominal? Lo que puede ocurrir con la resistencia es que se va a quemar pues estaría disipando mayores cantidades de energía de la que puede resistir. c) Consultar las características más importantes de otros elementos pasivos como son las  bobinas y capacitores. Bobinas   

Debido al fenómeno de autoinducción, almacena energía de forma de campo magnético. Existen bobinas con núcleo de aire o con núcleo de material ferroso, para incrementar su inductancia. La inductancia es una medida de la capacidad de un dispositivo para almacenar energía en forma de campo magnético.

Capacitores    

Capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas. Se carga mediante una fuente de fuerza electromotriz. Su función principal es almacenar energía eléctrica. Se carga de manera instantánea en cuanto la conectamos a una fuente de energía eléctrica, pero no la retiene por mucho tiempo pues su descarga se produce también de manera instantánea.

d) Consultar la importancia de la conexión de circuitos eléctricos a un punto referencial de voltaje llamada punto de tierra. El sistema de puesta a tierra es una parte básica de cualquier instalación eléctrica, y tiene como objetivo:   

Limitar la tensión que presentan las masas metálicas respecto a tierra. Asegurar actuación de las protecciones. Eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería en el material eléctrico utilizado.

Existen principalmente dos tipos de protecciones que dependen de la puesta a tierra de forma básica para su correcto funcionamiento, que son la protección contra sobretensiones transitorias (protección de equipos), y protección diferencial contra contactos indirectos (protección de personas). Los efectos de las sobretensiones transitorias sobre una instalación se evitan mediante protectores contra sobretensiones transitorias (SPD). Éstos actúan derivando la energía de la sobretensión hacia la puesta a tierra, evitando así daños en equipos eléctricos y electrónicos.

e) Simular cada uno de los circuitos y mostrar los resultados. Circuito 1

Circuito 2

Circuito 3

f) Justificar los errores cometidos en las mediciones. Los errores que obtuvimos en las mediciones se pueden dar principalmente por 2 razones; siempre y cuando no sean por error humano, puede ser por la tolerancia de los resistores pues varían entre sus valores nominales y reales y la segunda causa puede ser  por el nivel de sensibilidad del multímetro. 7.

Anexos CIRCUITO 1

CIRCUITO 2

CIRCUITO 3

8.

Bibliografía.

Floyd, T. (2007). Principios de circuitos electricos.  Mexico: Pearson Educacion. Serway, R. (2001). Fisica II. Mexico: Pearson Educacion.