Ingeniería electromecánica Guía de Laboratorios

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Universidad Tecnológica de Panamá

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Facultad de Ingeniería Eléctrica

Ingeniería electromecánica

Guía de Laboratorios

Circuitos I

2016

Por:

Grupo:

1IE124

Profesor:

Gabriel Thompson

Objetivo General

• Demostrar experimentalmente la validez del teorema de Thévenin y Norton para la reducción de circuitos

Introducción

El teorema de Thévenin y su dual, el teorema de Norton pueden ser utilizados para simplificar el análisis de un circuito o de una sección de un circuito muy complejo, llevándolo a un simple circuito equivalente.

El teorema de Thévenin establece que cualquier circuito conectado entre dos terminales, puede ser reemplazado por un circuito equivalente consistente en una fuente de voltaje, llamado voltaje Thévenin, en serie con una resistencia Rth (resistencia Thévenin).  El voltaje Thévenin se obtiene determinando el voltaje de circuito abierto entre los terminales del circuito original.  La resistencia equivalente de la red desde sus 2 terminales, con todas las fuentes desactivadas.

El Teorema de Norton es similar al Teorema de Thévenin, sólo que, en este caso, el circuito equivalente consta de una fuente ideal de corriente, llamada corriente Norton, en paralelo con una resistencia, Rn (resistencia de Norton). La corriente de Norton constituye la corriente de la red original, de estar estos en corto circuito, y la resistencia Norton se encuentra en forma idéntica a la resistencia Thévenin.

Procedimiento:

1. Análisis del circuito original.

1. Arme el circuito mostrado en la figura 6.1.[pic 3]

                                                                      B

         A                                                   0 – 20 mA

                                                                                     0 – 20 V

         A’                                                    B’

Figura 6-1

1. Conecte la fuente de poder entre los terminales A – A', ajústela a 20 V C.D.
2. Tome las lecturas de corriente y voltaje a través de la resistencia de carga R1

I = 2.08 mA (medido)

V = 3.10 V (medida)

1.5. ¿Coinciden las respuestas obtenidas por medición con los valores teóricos esperados? Calcule el % de error.

1. Proceda a desconectar la fuente de poder.

1. Medición de la Resistencia Thévenin.

2.1 Conecte los terminales A- A'

1. Desconecte la resistencia de carga R1 entre los terminales B- B’ conecte un multímetro como ohmímetro, tal como se muestra en la figura 6-2.[pic 4]

Figura 6-2

2.3. Tome la lectura de la resistencia de Thévenin.

                                                                                      Rth = = 2.58kΩ

Nota: Para calcular la resistencia de Thévenin tenemos que apagar todas las fuentes (si es que hay fuentes), se desconecta el elemento el cual deseas calcular algo, y se mide la resistencia equivalente desde los nodos que este espacio deja.

 3. Medición de Voltaje Thévenin.

3.1 Para determinar el voltaje Thévenin experimentalmente debe proceder a armar el circuito original, desconectando la resistencia de carga R1, tal como se muestra en la figura 6-3.

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Figura 6-3

3.2 La lectura de voltímetro corresponde al voltaje  Thévenin.

Vth= 5.80V.

3.3. ¿Coinciden los valores equivalentes Thévenin obtenidos experimentalmente con los valores teóricos esperados? Calcule el % de error.

Usamos la fórmula de porcentaje de error que se obtiene, de varias páginas de internet que se agregaran en la parte de infografía. La fórmula del porcentaje de error seria:

I valor aproximado – valor exacto I   (100)

                I valor exacto I

Voltaje th medido = 5.80v, voltaje th calculado= 5.7v, Resistencia th medida=2.58KΩ y resistencia th calculada=2.6KΩ

% de error (RRh)=  0.76%

% de error (VTh)= 0.53%

4. Utilización del circuito equivalente Thévenin.

        4.1. Arme el circuito mostrado en la figura 6-4, utilizando los valores experimentales de Rth y Vth. Para obtener la resistencia Thévenin, utilice un potenciómetro como reóstato, de acuerdo a las instrucciones de su instructor. [pic 6]

Figura 6-4

        4.2. Tome las lecturas de la corriente y el voltaje en la resistencia de carga.[pic 7]

I = 9.8631x10-4A

V = 3.29V

4.3 Compare los resultados del punto 4.2 con los obtenidos en el punto 1.3. ¿Qué conclusión pude establecer de acuerdo a estos resultados?

En el momento de analizar los valores obtenido en ambos puntos, hemos podido notar cierta semejanza entre ambos, con un porcentaje de diferencia tendiendo a un número ínfimamente pequeño, esto es debido a que el Teorema de Thevenin Establece que si una parte de un circuito eléctrico lineal está comprendida entre dos terminales A y B, esta parte en cuestión puede sustituirse por un circuito equivalente que esté constituido únicamente por un generador de tensión en serie con una impedancia, de forma que al conectar un elemento entre las dos terminales A y B, la tensión que cae en él y la intensidad que lo atraviesa son las mismas tanto en el circuito real como en el equivalente.

El voltaje de Thévenin es el voltaje generado por la fuente ideal que forma parte del circuito equivalente. Una manera de obtener este voltaje es observando que cuando desconectamos la resistencia de carga del circuito, entre sus terminales aparece una diferencia de potencial igual al voltaje de la fuente del circuito equivalente, ya que al ser la corriente igual a cero la caída de potencial en la resistencia equivalente es nula: por lo tanto la tensión de Thévenin es igual al voltaje de circuito abierto (con la resistencia de carga desconectada). En el circuito de la figura, la tensión de Thévenin es la diferencia de potencial entre los puntos A y B luego de haber quitado la resistencia de carga (RL) del circuito.

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