Fisica General

Guía práctica unidad 2 2013-II Circuitos DC

Eduardo Palacios Pinzón – 304 295 2711 – eduardopalacios@live.com – código 80196710

Preparación y desarrollo

Toda práctica de laboratorio incluye además de la realización de la misma, una preparación previa y la elaboración de un informe por cada práctica.

Es deber del docente tutor constatar que todos los estudiantes estén debidamente preparados para la realización de la práctica. Si el profesor detecta mediante quices, previos, o durante la realización de la práctica, que un estudiante no está suficientemente preparado puede suspender su realización y exigirle la repetición de la práctica, con miras a que el proceso de enseñanza – aprendizaje se cumple eficazmente.

Es deber del estudiante dar adecuado y cuidadoso tratamiento a los aparatos y equipos y en caso de no conocer el manejo de ellos debe pedir las instrucciones pertinentes al docente tutor, antes de usarlo.

Todo estudiante debe poseer el kit básico de elementos necesarios para la realización de cada una de las prácticas de laboratorio.

Toda práctica de laboratorio debe ser supervisada por el docente tutor.

Preparación y desarrollo

Página

Actividad siete 2

Actividad ocho 5

Actividad nueve 8

Actividad diez 11

ACTIVIDAD SIETE

Teorema de máxima transferencia de potencia

Objetivo

• Comprobar experimentalmente que: “La máxima transferencia de potencia de una fuente de voltaje a su carga, se produce cuando la resistencia de la carga es igual a la resistencia interna de la fuente”.

• Determinar teóricamente y experimentalmente valores de potencia en cada elemento de un circuito.

• Establecer la relación entre voltaje y potencia

Materiales y equipos

• Fuente de voltaje regulada D.C.

• Multímetro Análogo y Digital.

• Protoboard y alambres conectores.

• Resistencia de 100Ω a 1 vatio.

• Potenciómetro de 1k.

• Interruptor doble polo, doble tiro.

• Led (1)

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001601/cap03/Cap3tem3.html

¡NORMA DE SEGURIDAD!

No utilice joyas como cadenas, anillos etc. cuando trabaje en el laboratorio o sitios donde se presenten campos magnéticos ya que puede ser un material conductor de la corriente. Pueden sufrirse quemaduras muy graves si las joyas llegan a formar parte de la trayectoria de la corriente.

Fundamento teórico

El trabajo es igual a la fuerza aplicada para mover un objeto multiplicada por la distancia a la que el objeto se desplaza en la dirección de la fuerza. La potencia mide la rapidez con que se realiza ese trabajo. En términos matemáticos, a potencia es igual al trabajo realizado dividido entre el intervalo de tiempo a lo largo del cual se efectúa dicho trabajo.

El concepto de potencia no se aplica exclusivamente a situaciones en las que se desplazan objetos mecánicamente. También resulta útil, por ejemplo, en electricidad. Imaginemos un circuito eléctrico con una resistencia. Hay que realizar una determinada cantidad de trabajo para mover las cargas eléctricas a través de la resistencia. Para moverlas más rápidamente —en otras palabras, para aumentar la corriente que fluye por la resistencia— se necesita más potencia. La potencia siempre se expresa en unidades de energía divididas entre unidades de tiempo. La unidad de potencia en el Sistema Internacional es el vatio, que equivale a la potencia necesaria para efectuar 1 julio de trabajo por segundo. Una unidad de potencia tradicional es el caballo de vapor (CV), que equivale aproximadamente a 746 vatios.

Procedimiento

Figura 7.1

NOTA: Sea cuidadoso, especialmente, en lo que concierne a la conexión del interruptor DPDT (doble polo-doble tiro).

1. Monte en el protoboard el circuito de la FIGURA 7.1.

2. Coloque el Multímetro en la posición A-C. Empiece a variar el potenciómetro, anote por lo menos tres valores de voltaje, y el valor del potenciómetro en ese momento.

3. Realice los cálculos teóricos de cuál sería la corriente que circula en cada caso en el circuito. ¿Con cuál valor en el potenciómetro la corriente medida obtuvo el valor más alto, con cuál mínima?

4. En la posición A-C, podemos afirmar que estamos midiendo corriente ¿por qué?

5. Calcule la potencia en las resistencias para cada uno de los valores del potenciómetro que usted elija.

6. Colóquelo ahora en la posición B–D. Repita los puntos 3, 4 y 5.

7. Monte el en protoboard el siguiente circuito.

Figura 7.2

8. Coloque el voltímetro en paralelo con diodo led, varíe el potenciómetro hasta que el led alcance el valor máximo de voltaje, calcule la potencia en ese instante en cada uno de los elementos del circuito.

9. Cuando el voltaje es mínimo en el led, calcule la potencia, en cada elemento.

Preguntas comprobación de conceptos actividad siete

1. ¿Qué quiere decir máxima transferencia de potencia?

La potencia máxima será desarrollada en la carga cuando la resistencia de carga RL sea igual a la resistencia interna de la fuente Ri.

2. ¿Cuál es la relación existente entre voltaje, y potencia?

P = V • I

P = I2 • R

3. ¿De qué manera influye el rango de tolerancia, en una resistencia, cuando nos referimos a la potencia en ella?

Con esta misma tolerancia puede variar la potencia de acuerdo al rango máximo y mínimo.

4. ¿En una resistencia hablamos de potencia consumida o suministrada? ¿por qué?

Potencia suministrada es la que aporta una fuente en la que la corriente sale por el termina positivo y potencia consumida es en la que en una fuente la corriente ingresa por el terminal positivo en los deportivos pasivos.

Actividad ocho

Teorema de redes (Thevenin y Norton)

Objetivo

• Analizar el proceso experimental que se lleva a cabo cuando en un por su complejidad, su solución más viable, exige la implementación de alternativas más elaboradas y específicas como el teorema de redes, comúnmente llamado “Teorema de Thevenin o Teorema de Norton”

• Determinar posibles uso prácticos de los teoremas de Norton y Thevenin.

• Observar el comportamiento de un equivalente de Norton o Thevenin si cambiamos la polaridad de uno de los elementos presentes en el circuito.

Materiales y equipo

• Dos fuentes reguladas de voltaje o una fuente dual.

• Multímetro análogo y digital.

• Protoboard y alambres conectores.

• Resistencias varias (entre 100 y 10K).

• Puntas para instrumentos (subalmacen).

Fundamento teórico

Fundamento de Norton

Dentro de este teorema se manifiesta la idea de simplificación de circuitos, es decir: todo circuito tiene un equivalente que se puede representar como una fuente de corriente y una resistencia en paralelo con dicha fuente.

Teorema de Thevenin

Este teorema es relativamente parecido a los equivalentes de Norton, su única diferencia radica en que su modelo se representa por: una fuente de voltaje en serie con una resistencia. Esta clase de circuitos es muy común encontrarla, por ejemplo: un equipo de sonido, es la representación de un equivalente de Thevenin, allí encontramos una fuente de voltaje y una resistencia (bafles).

Teóricamente se puede convertir un equivalente de Thevenin a uno de Norton por tanto se puede obtener cualquiera de los dos y luego de una forma sencilla se halla su recíproco.

En las siguientes páginas de Internet podrá encontrar más información:

http://ttt.upv.es/jquiles/prffi/redes/ayuda/hlpthevenin.htm

http://www.bricopage.com/leyes.html

Procedimiento

1. Monte el circuito de la Figura 8.1 en un protoboard

2. Con la ayuda del Multímetro digital mida el voltaje presente entre A Y B, sin la resistencia RL

3. Ahora calcule el valor de la resistencia vista desde los terminales A, B.

|| Figura 8.1

Nota: En la teoría se plantea la desconexión de las fuentes, haciendo un corto circuito entre el positivo y el negativo en cada una de ellas. En la experiencia práctica, esto no es posible porque se dañarían. Lo correcto es desconectar la fuente y luego hacer el corto entre los terminales que ella ocupaba.

4. Después de hallar teóricamente la resistencia de Thevenin (la misma para Norton), coloque en el circuito la resistencia que más se aproxime en su valor, luego mida el voltaje y corriente allí.

5. Compare los valores teóricos de voltaje y resistencia de Thevenin con los medidos. Saque conclusiones.

Figura 8.2

6. Monte en un protoboard el circuito de la

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