Campos Magneticos



Informe de Laboratorio #5. Circuitos Eléctricos (08 de Octubre del 2014)

Álvarez R. Angie K.; Cely D. Juan C.; Hernández H. Iván C.; Rodríguez N. Jhonattan

Resumen— El presente informe hace referencia a la introducción a los circuitos eléctricos y la corriente que pasa por cada uno de ellos, mediante la exploración de diferentes configuraciones de circuitos en paralelo o en serie y la cantidad de bombillos conectados en cada circuito eléctrico. Se usa una batería de 5 voltios para encender los bombillos en cada circuito; se hace un análisis del comportamiento de la corriente en cada configuración propuesta en el laboratorio.

Índex Terms—Circuitos eléctricos, resistencia, circuito en serie, circuito en paralelo, corriente eléctrica, carga electrica.

introducción

En la vida cotidiana, nos preguntamos cómo funcionan los circuitos eléctricos que usamos diariamente, los más comunes son los que utilizamos para iluminar nuestras ciudades y hogares, ya sea por medio de una red eléctrica o una batería.

Cuando usamos circuitos que utilizan como fuente una batería, es necesario conocer los distintos elementos involucrados, para obtener una mejor duración de esta, los aspectos más importantes a tener en cuenta son el flujo de la corriente eléctrica y la conservación de la carga; el brillo de un bombillo está relacionado con el flujo de la corriente en el tiempo, además de la configuración del circuito, ya sea en serie o paralelo.

Marco Teórico

Se usa el término corriente eléctrica para describir la relación de flujo de carga, así la corriente es la proporción a la cual circula la carga a través de una superficie.

Imagen 1. Cargas en movimiento a través de un área A.

Si ∆Q es la cantidad de carga que pasa a través de esta superficie en un intervalo de tiempo ∆t, la corriente promedio Iprom es igual a la carga que pasa a través de A por unidad de tiempo:

I_prom= ∆Q/∆t

Si la proporción a la que circula la carga varia en el tiempo, entonces, la corriente también varía con el tiempo, donde se puede definir la corriente instantánea como:

I= dQ/dt

La unidad del SI para la corriente es el ampere o amperio (A):

1 A=(1 C)/s

La densidad de corriente j en el conductor se define como la corriente por unidad de área. Por lo tanto:

J=I/A=nqv_d

Los materiales que obedecen la ecuación J= σE obedecen a la ley de Ohm que afirma que:

Dado que todos los materiales no obedecen la ley de Ohm, la densidad de corriente para dichos materiales se expresará como una relación entre potenciales, suponiendo que el campo es uniforme. Así la densidad de corriente para materiales no óhmicos es:

J= σE= σ ∆V/l

La resistencia del conductor se define como la relación de la diferencia de potencial aplicada a un conductor entre la corriente que pasa por el mismo:

R≡ ∆V/l

Un circuito eléctrico es un arreglo que permite el flujo completo de corriente eléctrica bajo la influencia de un voltaje. Típicamente está compuesto por conductores y cables conectados a ciertos elementos de circuito como aparatos (que aprovechan el flujo) y las resistencias (que lo regulan).

Imagen 2. Circuito Eléctrico.

Los electrones siempre se desplazarán por medio de energía cinética de cuerpos con carga negativa hacia cuerpos con carga positiva con cierto voltaje a través de un vínculo o un puente entre ambas terminales que usualmente llamamos “circuito”.

Cuando se tiene sólo un circuito a través del cual los electrones pueden viajar para llegar al otro lado, se dice que es un “circuito en serie”.

Si se pone otro circuito junto al primero, se tendrá dos circuitos entre las cargas, llamando a esto un “circuito paralelo” porque corren paralelamente el uno del otro, compartiendo el mismo voltaje pero permitiendo más caminos para el recorrido de la electricidad.

Imagen 3. Tipos de Circuitos.

Para diseñar cualquier circuito eléctrico es necesario predecir las tensiones y corrientes de todo el circuito y conocer la terminología y simbolismos de cada elemento que se usa convencionalmente.

Imagen 4. Simbología usada para diseño de circuitos.

Desarrollo Experimental

Los OBJETIVOS principales de esta práctica fueron:

Aplicar el concepto de circuito a cualquier sistema eléctrico.

Aplicar el concepto de conservación de la carga para predecir el comportamiento de la corriente eléctrica en cualquier parte de un circuito.

Aplicar el concepto de conservación de la energía para predecir la energía de salida de cualquier elemento del circuito.

...