Física II Laboratorio No. 2 CIRCUITOS DE RESISTENCIA EN SERIE Y EN PARALELO

UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA[pic 1][pic 2]

FACULTAD DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

Ingeniería Industrial

Física II

Laboratorio No. 2

CIRCUITOS DE RESISTENCIA EN SERIE Y  EN PARALELO

Integrantes:

• Orvin Elías Largaespada Velásquez
• Marcela Guadalupe Guevara Martínez
• Engel Eduardo Navas Montoya
• Braulio Josué Zapata Roni
• Ludwing González

Grupo: 0268

Docente: Oscar Leonel Urbina

Managua, 14 de Octubre de 2016.

1. RESUMEN

En este reporte correspondiente a la práctica de laboratorio número dos, se aborda todo lo realizado en la experimentación. En esta ocasión, se trabajó con circuitos en serie y en paralelo; conviene destacar, que el principal propósito era, no sólo aprender a trabajar con estos dos nuevos tipos de circuito, sino también, se realizó para analizar experimentalmente la Ley de Ohm.

Como es usual, la práctica se debió dividir en dos etapas para realizar correctamente cada uno de los circuitos, así como para aplicar a cada uno de ellos sus respectivas ecuaciones para calcular las resistencias y aplicar los conceptos teóricos previamente aprendidos. Los materiales que se utilizaron en ambos experimentos fueron el tablero de conexión, resistencias de diferentes magnitudes, un reóstato, bananas de conexión, la fuente de poder y el multímetro.

Primero, se construyó el circuito en serie colocando las piezas como el manual lo instruía y teniendo en cuenta que no debían existir nodos en este, todo se realizó con sumo cuidado para evitar accidentes. Luego, utilizando los mismos equipos, se procedió a realizar el circuito en paralelo, claro que, con sus respectivas diferencias, las cuales se explicarán en el desarrollo experimental.

Con esta práctica, se logró aprender un poco más de circuitos, sus tipos y las diferencias que tienen cada uno, de acuerdo con la estructura, funcionamiento, manejo, etc., de igual manera, se aplicó toda la teoría estudiada y las ecuaciones para calcular las resistencias que se necesitaban.

1. INTRODUCCIÓN

En esta segunda práctica de laboratorio, todo giraba en torno a dos nuevos tipos de circuitos a estudiar, así como la Ley de Ohm, no obstante, se planteó el objetivo de investigar cuáles son aquellos materiales que obedecen esta ley y cómo se comportan, también, era necesario aprender a calcular las resistencias de manera teórica, ya que es muy útil tener dos medidas para que los resultados sean más confiables. Por último, se quería combinar los conceptos de ambos circuitos para aplicarlos de manera conjunta en un solo circuito mixto.

Claramente, nada de esto podría haber sido posible sin antes aprender un poco del tema, por lo cual, para mayor comprensión del reporte, se presentarán algunas de las nociones básicas que se debe de tener con respecto al tema de los circuitos, Ley de Ohm, resistencias, etc.

La Ley de Ohm fue postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm alrededor del siglo XIX, esta es una de las tantas leyes básicas de la electrodinámica y electricidad, directamente vinculada a los valores de las unidades básicas presente en cualquier circuito que se realice, dentro de estos está la tensión o voltaje (medida en voltios), la intensidad de la corriente (medida en amperes) y la resistencia (medida en ohms). La fórmula básica que plantea la ley es la siguiente (Bueche & Hetch, 2007):

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Específicamente, lo que postula la ley es que “la diferencia de potencial que existe entre sus dos bornes (medida en voltios) es inversamente proporcional a la resistencia que presenta ese conductor al paso de dicha corriente (medida en ohmios)”

Según G. Hewitt (2004), existen ciertos tipos de materiales que dificultan más el paso de la corriente eléctrica que otros, es por esto que a veces los valores de la resistencia varían, y cuando esto sucede, el valor de la intensidad de corriente (en ampere), también varía inversamente proporcional. Esto quiere decir, que a medida que la resistencia aumenta, la corriente disminuye, y viceversa, cuando la resistencia disminuye, la corriente aumenta, teniendo en cuenta que, en ambos casos, la tensión o el voltaje, debe permanecer constante.

Por otra parte, de acuerdo con la Ley, el valor del voltaje es directamente proporcional a la intensidad de dicha corriente, por lo tanto, si éste aumenta o disminuye, el amperaje de la corriente dentro del circuito estudiado, aumentará o disminuirá en las mismas proporciones, siempre y cuando la resistencia sea constante.

Los circuitos, o circuitos eléctricos, son recorridos previamente construidos por los cuales se desplazan cargas eléctricas. Dichas cargas son aquellas que pasan de un punto que tiene mayor potencial a otro con un potencial inferior. Es decir, que para lograr mantener permanentemente esta diferencia de potencial (nombrada también voltaje o tensión), entre los extremos del conductor, se requiere de un dispositivo llamado “generador”, que puede ser pilas, baterías, dinamos, alternadores, etc., los cuales sirven para tomar las cargas que llegan de un extremo y los impulsan hacia el otro. En concreto, las cargas eléctricas que fluyen por un conductor, conforman una corriente eléctrica (Díaz, 2009).

Los circuitos pueden presentar dos tipos de corrientes: corriente continua y corriente alterna. La primera es aquella donde los electrones circulan en la misma cantidad y sentido, o sea que fluye en la misma dirección, se utiliza bastante en aparatos electrónicos que no necesitan mucho voltaje; en contra posición, la alterna circula durante un tiempo en un sentido y después en un sentido opuesto, repitiendo el proceso de forma constante, este es el tipo de corriente que llega las casas y sin ella no se podrían utilizar los aparatos eléctricos y no habría iluminación.

Al igual que existen diferentes corrientes que circulan por los circuitos, hay diferentes tipos de estos, por ejemplo: en serie, en paralelo, de múltiple serie, ramificado, integrado, integrado monolítico, discreto, etc. En la práctica, se construyeron en serie y en paralelo por lo cual se referirá a estos dos en particular.

Primeramente, según Pérez (2008), el circuito en serie tiene receptores que se van conectando uno a continuación del otro, el final del primero con el principio del segundo y así sucesivamente. Este tipo de circuitos tienen la característica especial de que la intensidad que atraviesa todos sus receptores es la misma e igual a la intensidad total del circuito, es decir . [pic 4]

Seguidamente, se tiene que la resistencia total que está presente en el circuito es la suma de todas las resistencias de los receptores que fueron conectados en serie () y también, la suma de las tensiones es igual a la tensión total ().[pic 5][pic 6]

Otro aspecto importante que se debe resaltar del circuito en serie, es que se puede conectar cuantos receptores se deseen, pero hay que tener cuidado ya que como esto es prácticamente una cadena, si se llega a desconectar uno de ellos, todos los demás dejarían de funcionar ya que la corriente no fluiría a través del circuito.

Ahora bien, Resnick, Halliday & Walker (2014), afirman que los circuitos en paralelo son aquellos en que los receptores se conectan a las entradas unidas y las salidas se unen por otro lado. Cabe destacar, que a diferencia de los circuitos en serie, en estos casos todas las tensiones son igual a la tensión total del circuito, o sea .[pic 7]

También se conoce que la suma de cada intensidad que pasa por cada receptor del circuito es igual a la intensidad total (); sin embargo, para poder calcular la resistencia, se necesita de una fórmula un poco más elaborada, la cual se presenta como [pic 8][pic 9]

En este tipo de circuito, todos los receptores que sean conectados en paralelo quedan trabajando con la misma tensión que tenga el generador y, si se quita uno de ellos, el circuito no se verá afectado, y los otros receptores seguirán funcionando de manera normal.

1. DESARROLLO EXPERIMENTAL

Circuito simple

• En primer lugar, el docente explico la teoría perteneciente a circuitos simples, resistencias en serie, resistencias en párlelo y ley de Ohm, con el fin de que se llevara la teoría a la práctica de la forma más eficiente posible
• Se procedió a montar el circuito simple, el cual contaba con una resistencia de 100 ohm paralela a la fuente de alimentación
• Se extrajo un bloque de conexión con el fin de conectar el multímetro para medir la intensidad, así mismo el otro multímetro se conectó al circuito para medir la tensión eléctrica
• En la primera mitad de este experimento, se varió la tensión eléctrica, aumentando 1 voltio por cada ensayo hasta llegar a 10 voltios, a fin recopilar la intensidad real del circuito por cada unidad de voltaje, para luego compararla con la intensidad calculada a través de la ley de Ohm
• En la segunda mitad, se mantuvo una tensión eléctrica de 8 V, en el primer ensayo se utilizó una resistencia de 100 ohm, sin embargo, por cada ensayo, se aumentó 1 decena de ohm hasta alcanzar los 200 ohm, con el motivo de recopilar la intensidad real del circuito por cada decena de ohm, para luego compararla con la intensidad calculada del sistema a través de la ley de ohm y establecer el error relativo entre ambas medidas
• Se desarmó el circuito

Resistencias en serie

• Se armó un circuito cerciorándose de implementar 3 resistores en serie, cuyas resistencias fueron 33 ohm, 100 ohm y 390 ohm respectivamente
• Se conectó la fuente de alimentación y se le aplico 14 V al circuito
• Se midió la tensión e intensidad eléctrica total del circuito, para esto se conectó el multímetro (en la función de tensión eléctrica) en los mismos puntos de conexión de la fuente de alimentación, así mismo se extrajo un bloque de conexión cercano a la fuente de alimentación con el fin de conectar el otro multímetro en la configuración de intensidad
• Luego se procedió a verificar si lo planteado en la teoría de resistencias en series se estaba cumpliendo, primeramente, se verifico si la corriente era constante para cada resistencia, para esto se extrajo un bloque de conexión cercano a la resistencia que se analizó y se conectó el multímetro para determinar la intensidad, después se verifico si la suma de las tenciones eléctricas de cada resistor era igual la tención total, es decir a 14 V, para esto se conectó el multímetro en los puntos de conexión cercanos a cada resistor y se configuro para medir voltaje
• Todos los datos obtenidos se recopilaron en una tabla para su posterior estudio

Resistencias en paralelo

• Se construyó un circuito que contenía 3 resistores en paralelo, de 470 ohm, 1000 ohm y 100 ohm respectivamente
• Como en el experimento anterior, se conectó la fuente de poder y se aplicó 14 V
• se midió la tensión e intensidad eléctrica total, para esto se conectó el multímetro (en la función de tensión eléctrica) en los mismos puntos de conexión de la fuente de alimentación, seguido de esto se extrajo un bloque de conexión cercano a la fuente de alimentación para conectar el otro multímetro en la configuración de intensidad
• Después se procedió a comprobar los principios de los resistores en paralelo, en primera instancia se verifico si la sumatoria de la intensidad de cada resistor era igual a la intensidad total del circuito, para esto se extrajo un bloque de conexión cercano a la resistencia objeto de estudio con el fin de conectar el multímetro e indagar su intensidad, también se verifico si  el voltaje total era constante para cualquier punto del circuito, para llevar esto acabo se conectó el multímetro en los puntos de conexión cercanos a cada resistor y se configuro para medir voltaje
• Cabe destacar que se tuvo ciertas dificultades en este experimento ya que ciertas zonas del tablero de conexión estaban dañadas y no permitían obtener datos correctos, por lo que se tuvo que hacer el experimento de nuevo con ayuda del docente
• Todos los datos obtenidos se recopilaron en una tabla para su posterior estudio

1. RESULTADOS

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Resistencia constante de 100 Ohm.

La tabla uno muestra los datos obtenidos de la medición de la intensidad en un circuito cuando le era suministrado un voltaje variable de 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 y 10 voltios, y teniendo en cuenta la Ley de Ohm se puede observar la relación entre la intensidad, Resistencia y tensión eléctrica, presentado de manera gráfica a continuación:

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La tabla numero 2 muestra los datos obtenidos de la medida de la intensidad (A) practica y teóricamente al variar una resistencia en un circuito eléctrico simple y con un voltaje constante de 8 voltios, datos recopilados y mostrados gráficamente en el sistema de coordenadas cartesianas al pie de la página.

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