Circuitos

INFORME DE LABORATORIO #5

CIRCUITOS ELECTRICOS

Miguel Stive Huérfano Vélez – 25471564 – Ingeniería Mecánica

RESUMEN

Los circuitos eléctricos son usados a diario en nuestro entorno, tenemos una gran interacción con estos y dichos circuitos producen fenómenos que pueden parecer difíciles de interpretar, en este informe se presentan varios circuitos, los cuales han sido analizados en cuanto al flujo de corriente y su diferencia de potencial (tensión), teniendo en cuenta las leyes de conservación de carga y energía, la ley de Ohm y el concepto de potencia dentro de los circuitos eléctricos. Dichos circuitos presentan una serie de singularidades mostradas a lo largo del informe en donde es posible interpretar cada circuito de diferente manera usando los conceptos obtenidos en el laboratorio, además del uso de la investigación para el entendimiento de algunos fenómenos dados.

ABSTRACT

Electrical circuits are used daily in our environment, we have a great interaction with these and such circuits produce phenomena that may seem difficult to interpret in this report several circuits are presented, which have been analyzed in terms of current flow and potential difference (voltage), taking into account the laws of conservation of charge and energy, Ohm's law and the concept of power in electrical circuits. Such circuits have a number of singularities shown throughout the report where each circuit may interpret differently using the concepts obtained in the laboratory, and the use of research for the understanding of some phenomena dice.

INTRODUCCION

El presente informe muestra cómo se aplican las leyes de conservación de la energía y de la carga, basándonos en el análisis de circuitos que nos demuestran como es el paso de corrientes y tensiones en diferentes configuraciones. Por medio de una serie de elementos utilizados en el laboratorio para realizar los análisis se podrá dar a conocer al lector como es el funcionamiento de un circuito en serie, paralelo o mixto, dentro de los cuales tenemos algunas diferencias en cuanto a caídas de tensión o distribución de corrientes dentro de estos.

En la evolución del hombre como civilización la electricidad y el magnetismo han sido de gran ayuda, puestos que gracias a esto se han dados grandes cambios, remontándonos a los circuitos eléctricos se vuelve importante el análisis y entendimiento del funcionamiento de estos, teniendo en cuenta el uso que se le da a diario, además de que dichos conceptos son esenciales para ver algunas leyes que son de gran importancia como la ley de Kirchhoff y la aplicación de nodos y mallas.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Se tienen varios conceptos planteados para el análisis de circuitos, en los cuales se pueden dar varios cuestionamientos, ¿Cómo es el flujo de corriente en un circuito en serie y en paralelo?, ¿Cómo se presenta la tensión en un circuitos en serie y en paralelo?, ¿Cómo influyen los consumidores en los circuitos?, todos estos cuestionamientos que se irán resolviendo a lo largo de los circuitos analizados.

OBJETIVOS

Aplicar las leyes de conservación de la energía y carga para el análisis de circuitos eléctricos.

Conocer el concepto de circuito eléctrico en aplicaciones.

Ver como es el flujo de corriente en las diferentes configuraciones de circuitos eléctricos.

Analizar la tensión en las diferentes configuraciones de circuitos eléctricos.

Realizar diferentes montajes de circuitos electricos.

Generar un concepto sobre la relación entre carga y corriente.

Crear conceptos sobre la ley de Ohm.

ANALISIS TEORICO

Para la comprensión y análisis de circuitos eléctricos se deben tener claros una serie de conceptos que serán mostrados a continuación:

Corriente Eléctrica

Las cargas eléctricas en movimiento en un conductor constituyen una corriente eléctrica. La corriente eléctrica es producida por una diferencia de potencial entre dos puntos. Se produce una diferencia de potencial entre dos puntos cuando éstos tienen cargas de diferente signo. ¿Cómo se produce la corriente? Todos los cuerpos existentes en la naturaleza están eléctricamente neutros mientras no se rompa el equilibrio que existe entre el número de electrones y de protones que poseen sus átomos.

Los cuerpos en la naturaleza tienden a estar neutros; es decir, tienden a descargarse. Cuando un conductor C une dos cuerpos A y B, el cuerpo A con exceso de electrones y el cuerpo B con déficit de electrones, los electrones se distribuyen uniformemente entre ambos cuerpos. El movimiento de los electrones a través de C se conoce como corriente eléctrica.

La fuerza que impulsa a los electrones a moverse se debe a la diferencia de potencial o tensión (V) que existe entre A y B. Si la tensión es muy alta, los electrones pueden pasar de un cuerpo al otro a través del aire, por ejemplo, el rayo. En cambio, si la tensión es baja, los electrones necesitan ciertos materiales, llamados conductores, para pasar de un cuerpo a otro. Los conductores más importantes son los metales. La Tierra es un inmenso conductor que, debido a que tiene tantos átomos, puede ganar o perder electrones sin electrizarse. Por esto, si un cuerpo electrizado se conecta a tierra, se produce una corriente eléctrica, hasta que el cuerpo se descarga.

Un cuerpo neutro tiene potencial eléctrico nulo. Un cuerpo con carga positiva (déficit de electrones) tiene potencial positivo. Un cuerpo con carga negativa (exceso de electrones) tiene potencial negativo. En otros términos, la corriente eléctrica se define como un flujo de electrones. Existen dos tipos de corriente: la corriente alterna y la corriente continua.

a) Corriente continua: Abreviado como DC, es aquella en la cual las cargas se mueven en una sola dirección. Las pilas y baterías producen este tipo de corriente.

b) Corriente alterna: Abreviada AC, es aquella en la cual las cargas fluyen en una dirección y luego en dirección opuesta. Su polaridad cambia de forma cíclica en el circuito. Las veces (ciclos) o “frecuencia” en que cambia por segundo se mide en hertz (Hz). En un circuito los electrones circulan desde el polo negativo al polo positivo, este es el sentido de la corriente, la que recibe el nombre de corriente real. Pero los técnicos usan una corriente convencional, donde el sentido del movimiento es el contrario de la corriente real, es decir, el sentido es del polo positivo al polo negativo.

Diferencia de Potencial

La diferencia de potencial (o tensión) entre dos puntos es la energía que hay que dar a una carga positiva para desplazarla desde un punto al otro. La unidad de medida es el voltio (V).

Del mismo modo que se necesita una presión para que circule agua por una tubería, se necesita tensión (fuerza) para que circule la corriente eléctrica por un conductor. El instrumento para medir la diferencia de potencial, tensión o voltaje es el voltímetro. Este se conecta en paralelo en el circuito a medir.

La Intensidad de Corriente

Es la cantidad de carga eléctrica que circula por un conductor por unidad de tiempo. Su unidad es el amperio (A). Corresponde al paso de un coulomb de carga cada segundo.

El instrumento que mide la intensidad es el amperímetro. Se conecta en serie en el circuito a medir.

Resistencia

Los electrones, al moverse a través de un conductor, deben vencer una resistencia; en los conductores metálicos, esta resistencia proviene de las colisiones entre los electrones. La resistencia eléctrica de un conductor se define como la oposición que presenta un conductor al paso de la corriente a través de él.

La unidad de resistencia es el ohmio (W o Ω): resistencia que ofrece un conductor cuando por él circula un amperio y entre sus extremos hay una diferencia de potencial de un voltio.

La resistencia eléctrica de un conductor depende de su naturaleza, de su longitud y de su sección.

A mayor longitud, mayor resistencia. A mayor sección, menos resistencia.

R = ρ • L/S

ρ es una constante que depende del material, llamada resistividad.

Ley de Ohm

La diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor es directamente proporcional a la intensidad que circula por él. La relación entre estos factores constituye una ley fundamental.

V = I • R

Elementos de un Circuito

Un circuito eléctrico es el camino o ruta por donde pasa la corriente eléctrica. Para esto necesitamos un conjunto de elementos conductores conectados para transmitir la electricidad.

El generador o fuente de energía para mover las cargas eléctricas.

La resistencia o material que dificulta o permite el paso de la corriente.

Los cables de conexión entre la fuente y los aparatos eléctricos

El interruptor o punto de control de corriente: cerrado o abierto.

Ejemplo:

Figura 1 Elementos de un circuito.

Circuito en Serie

Tiene sólo un camino de recorrido para la corriente. Si más de un componente es conectado en este circuito toda la corriente fluirá a través de dicho camino.

Figura 2 Circuito en serie.

Las lámparas del árbol de Pascua están conectadas en serie, si tú sacas una de ellas (o si se quema) se apagan todas porque el circuito queda interrumpido.

Las características de las resistencias conectadas en serie son:

a) Por cada resistencia circula la misma corriente.

I = I1 = I2 = I3

b) La tensión de la fuente es igual a la suma de las tensiones de cada una de las

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