Analisi De Circuitos Dc

INTRODUCCION

Este trabajo se basa en el conocimiento de Instrumento de Medición de Voltajes, Intensidad, Resistencias y Potencia de circuitos eléctricos en Serie y en Paralelos tanto en DC y AC, el saber cómo obtener un resultado tanto teórico y real, conocer qué tipo de circuito estoy empleando o haciendo.

La producción de grandes cantidades de energía eléctrica, ha sido posible gracias a la utilización de las máquinas generadoras que basan su funcionamiento en los fenómenos electromagnético.

Los circuitos domésticos representan una aplicación práctica, en nuestro mundo de aparatos eléctricos es útil entender los requerimientos y limitaciones de potencia de sistemas eléctricos convencionales y las medidas de seguridad que deben tomarse para evitar accidentes.

Un circuito eléctrico está constituido por cualquier conjunto de elementos a través de los cuales pueden circular cargas eléctricas. Existirá pues, un conjunto de dispositivos eléctricos (por ejemplo fuentes, resistencias, inductancias, capacidades, transformadores, transistores, etc.) interconectados entre sí.

MARCO TEORICO

Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, capacitores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada.

Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, capacitores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna.

Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito electrónico.

OBJETIVO

Conocer los elementos de medidas.

Saber utilizar un Multímetro tanto en DC y AC.

Saber en un Protoboard como es un Circuito en Serie y en Paralelo.

Saber identificar el Voltaje, la Corriente, la Resistencia, La Potencia y el Porcentaje de Error que hay en un Circuito en una medida tanto Real y Teórico.

Poder saber plantear un Circuito en Serie y en Paralelo.

DESARROLLO DEL LABORATORIO

ACTIVIDAD 1 (LABORATORIO TEORICO)

PRACTICA UNO

CARACTERÍSTICAS DE LAS RESISTENCIAS ELECTRICAS

MATERIALES Y EQUIPO:

Multímetro análogo y Digital (puntas de prueba).

Protoboard y alambres (cal # 24 o 26).

10 Resistencias diferentes de 100Ω a 100kΩ. (1/4 W).

Resistencias de igual valor.

Fuente DC. O una batería de 12 voltios con su conector.

Herramienta básica: pelacables, alicates, cortafrío, etc.

OBJETIVO

Calcular teóricamente y verificar experimentalmente el comportamiento real de un circuito resistivo dado (serie, paralelo o mixto (escalera)), empleando en lo posible diferentes tipos de resistores comerciales y combinando su conexión, para analizar y determinar sus características de respuesta.

Determinar teóricamente el valor de resistencias.

Identificar otra clase de resistencias.

Establecer la tolerancia en una resistencia.

PROCEDIMIENTO.

PRIMERA PARTE:

Si ya conoce y tiene experiencia con el Protoboard, omita este paso, de lo contrario, inicie verificando con el Multímetro en la escala de ohmios o en continuidad, la manera como están conectados los puntos longitudinales y transversales, luego dibuje su propia versión y constate con el docente tutor su opinión.

Las resistencias que compre yo fueron de 10 kΩ por el cual les he hecho la ecuación para verificar con el multímetro.

En donde la ecuación es:

R=AB*10C D= R=10*103 Tolerancia de ± 5%.= R= 10kΩ.

Midiendo la continuidad del Protoboard con Multímetro Digital, el cual nos da un resultado de 0.001KΩ.; como nos muestra el registro fotográfico.

SEGUNDA PARTE:

Elija 6 resistencias (mínimo), mida cada una por separado y escriba los valores en forma de lista; con ellas dibuje tres circuitos resistivos (diseñados según su criterio), calcule las resistencias parciales y totales según se requiera. Realice cada montaje en el protoboard e indique, si es serie, paralelo o mixto; tome la medida de las resistencias parciales o totales, empleando el Óhmetro (A / D).

Liste los valores y compárelos con los obtenidos teóricamente; si existe diferencia, calcule el porcentaje de error:

%E((Valor Teorico-Valor Medido)/(Valor Teorico))*100%

Analice y explique la causa de las diferencias y saque sus conclusiones.

PRIMER CIRCUITO:

CIRCUITO EN PARALELO.

En este circuito midiendo con el multimetro empleando el ohmetro me da un valor de 27,5kΩ.

Ahora voy hallar los valores teoricos:

Primero vamos a tomar la Resistencia Equivalentes (Req) de R6 y R3:

Req= R_5+R_6= 10kΩ+10kΩ=20kΩ a este lo llamaremos R_7

Ahora voy hallar el valor de Req, de R3 y R4:

Req=10kΩ+10kΩ=20kΩ A este lo llamaremos R_8

Ahora voy hallar la Req, de R7 y R8:

Req=(20kΩ*20kΩ)/(20kΩ+20kΩ)=10kΩ

Tenemos como resultado 10kΩ el cual va ser R9, ahora vamos a tomar el valor de R1, R2, R9:

Rep=10kΩ+10kΩ+10kΩ=30kΩ

Como tenemos un margen de error tanto en el medido con el teorico, vamos hallar el porcentaje de error:

%E((Valor Teorico-Valor Medido)/(Valor Teorico))*100%= ((30kΩ-27,5kΩ)/30kΩ)*100%=0,083kΩ

SEGUNDO CIRCUITO:

DIVISOR DE CIRCUITO DE UN CIRCUITO MIXTO.

En este circuito midiendo con el multimetro empleando el ohmetro me da un valor de 33,33kΩ.

Como tenemos un circuito de resistencia en paralelo de tres (3) resistencia idénticas, entonces tenemos lo haremos con esta ecuación Req=R/n:

Req=10kΩ/3=3.33kΩ

Ahora tenemos R7 que es 3.33kΩ y ahora tenemos un circuito en serie para este lo hayamos de la siguiente manera Req= R1+ R2+ R3 + R7 (que es el resultado de R4, R5 y R6):

Req=10kohm+10kohm+10kohm+3.33kohm=33.33kΩ

TERCER CIRCUITO:

CIRCUITO EN SERIE.

En este circuito midiendo con el multimetro empleando el ohmetro me da un valor de 60kΩ.

Tenemos un circuito en Serie entonces vamos hallar Req. de R1, R2, R3, R4, R5 y R6 el cual la podemos hallar con la ecuación Req=R_1+R_2+R_3+R_4+R_5+R_6:

〖Req〗_T= 10kΩ+10kΩ+10kΩ+10kΩ+10kΩ+10kΩ=60Ω

Y aquí les muestro el registro fotográfico de la medida de las Resistencia en este circuito en serie:

TERCERA PARTE

Elabore la tabla del código de colores para resistencias. Tome ahora el valor de cada resistencia, empleando esta tabla. Repita el proceso de cálculo y análisis desarrollado en la segunda parte y con las conclusiones obtenidas, responda: ¿Qué papel desempeña el valor de ―tolerancia ―, dado por el fabricante. ¿Qué valores de tolerancia poseen las resistencias comerciales? ¿En qué casos su valor es crítico? ¿Qué factor determina el tamaño de una resistencia en un circuito? Mencione por lo menos diez tipos de resistencias fijas y variables que ofrece el mercado electrónico y dibuje las más usadas.

Dígitos Multiplicador Tolerancia (D)

Negro 0 Plateado 10-2 Plateado ± 10%

Marrón 1 Dorado 10-1 Dorado ± 5%

Rojo 2 Negro 100 Marrón ± 1%

Naranja 3 Marrón 101

Amarillo 4 Rojo 102

Verde 5 Naranja 103

Azul 6 Amarillo 104

Violeta 7 Verde 105

Gris 8 Azul 106

Blanco 9

Tabla de Código de Colores de Resistencia.

Pues la ecuación con la que hallamos el valor de la resistencia es R=AB*10C D; pues las resistencias que yo utilice todas son de las mismas características, que tienen de valor de 10Ω.

Ahora voy hallar el valor de mis resistencias:

R=10*〖10〗^3 ±5%=

10kΩ ±5%

Qué papel desempeña el valor de “tolerancia”, dado por el fabricante?

La tolerancia es un parámetro que expresa el error máximo sobre el valor óhmico nominal con que ha sido fabricado un determinado resistor. Por ejemplo, un resistor de valor nominal 470 W con una tolerancia del 5 % quiere decir que el valor óhmico real de ese resistor puede oscilar entre el valor nominal más el 5 % del mismo, y el valor nominal menos el 5 %. Es decir, entre:

470 - 0.05 * 470=446.5

470 + 0.05 * 470= 493.5

Si no se usan siempre resistores de alta precisión (baja tolerancia) es porque el coste es elevado y para las aplicaciones normales es suficiente con una tolerancia relativamente alta.

¿Qué valores de tolerancia poseen las resistencias comerciales? Y ¿En qué casos su valor es crítico?

No se fabrican resistores de todos los valores posibles por razones obvias de economía. Además sería absurdo, ya que, por ejemplo, en un resistor de 100 W y 10 % de tolerancia, el fabricante nos garantiza que su valor está comprendido entre 90 W y 100 W, por lo tanto no tiene objeto alguno fabricar resistores de valores comprendidos entre estos dos últimos.

Hay tolerancias del 1 por mil, del 1 %, 5 %, 10 % y 20 %.

Para la serie de resistores que se fabrican con una tolerancia del 10 % que es la más utilizada, los valores comerciales son:

10 18 33 56

12 22 39 68

15 27 47 82

Y los mismos seguidos de ceros.

Resistores de valores muy pequeños no son comunes, por la dificultad que entraña ajustar su valor. Resistores de valores muy grandes son difíciles de conseguir, porque en ellos comienza a tener importancia fenómenos como la resistencia superficial, condiciones ambientales, etc. Y tampoco es normal su uso.

Por ejemplo:

En la serie de resistores con tolerancia del 10 % el valor más pequeño es de 4,7 W y el mayor de 22 MW. En la serie del 5 % los valores extremos son 0,33 W 7- 10 MW.

¿Qué factor determina el tamaño de una resistencia en un circuito?

Entre los factores que determinan la resistencia eléctrica, cuando se establece una diferencia de potencial entre dos puntos de un material, está su constitución, es decir, el elemento o compuesto de que está hecho el material influye de manera importante en su comportamiento. Por ejemplo: Dos barras idénticas en dimensiones y forma, una de Cobre y otra de Hierro, si se someten a la misma diferencia de potencial entre puntos equivalentes, tienen resistencias diferentes, siendo la del Cobre menor que la del Hierro.

Este factor relacionado con la constitución del material se caracteriza a través de una magnitud física llamada resistividad; valores altos de ella en una sustancia nos indican que es poco conductora de la electricidad y valores bajos nos señalan lo contrario. En la tabla siguiente tienes los valores de la resistividad para algunos materiales.

El tamaño y la forma del objeto material influyen en su resistencia. Por ejemplo: A) La Separación entre los puntos donde se aplica la diferencia de potencial determina la corriente que ha de circular por él. Por ejemplo: La resistencia de una barra de cobre es mayor en la medida que estos puntos estén más separados. De manera similar si se tienen dos barras de igual material e idéntica sección transversal, tendrán resistencias diferentes si son de largos diferentes.

Dentro de este tenemos las Resistencia fijas como son:

RESISTENCIAS DE CARBÓN

Es el tipo más utilizado y el material base en su construcción es el carbón o grafito. Son de pequeño tamaño y baja disipación de potencia. Según el proceso de fabricación y su constitución interna, podemos distinguir:

RESISTENCIAS AGLOMERADAS:

También se conocen con el nombre de "composición", debido a su constitución: una mezcla de carbón, materia aislante, y resina aglomerante. Variando el porcentaje de estos componentes se obtienen los distintos valores de resistencias.

Entre sus características se puede destacar:

-Robustez mecánica y eléctrica (sobrecarga).

-Bajos coeficientes de tensión y temperatura.

-Elevado nivel de ruido.

-Considerables derivas.

RESISTENCIAS DE CAPA DE CARBÓN:

En este tipo de resistencias, la fabricación está basada en el depósito de la composición resistiva sobre un cuerpo tubular formado por materiales vítreos cerámicos. Como características más importantes:

-Elevado coeficiente de temperatura.

-Soportan mal las sobrecargas.

-Ruido y coeficiente de tensión prácticamente nulos.

-Mayor precisión y menores derivas que las aglomeradas.

RESISTENCIAS METÁLICAS

Estas resistencias están constituidas por metales, óxidos y aleaciones metálicas como material base. Según el proceso de fabricación y aplicación a la que se destinan podemos distinguir:

RESISTENCIAS DE CAPA METÁLICA:

Están constituidas por un soporte que puede ser de pírex, vidrio, cuarzo o porcelana, sobre el que se depositan capas por reducción química para el caso de óxidos metálicos o por vaporización al vacío para metales o aleaciones metálicas. Los óxidos más utilizados son de estaño, antimonio e indio, como metales y aleaciones de oro, platino, indio y paladio dentro del grupo de metales preciosos.

Estos componentes tienen una gran estabilidad y precisión y un bajo nivel de ruido por lo que suelen ser utilizadas en aplicaciones exigentes.

Entre sus características más importantes:

-Rangos reducidos de potencia y tensión.

-Estrechas tolerancias y elevada estabilidad.

-Bajo coeficiente de temperatura y altas temperaturas de funcionamiento.

-Reducido nivel de ruido.

RESISTENCIAS DE PELÍCULA METÁLICA:

La diferencia fundamental con las anteriores está en las técnicas de fabricación utilizadas, mediante las cuales se han conseguido integrar redes de resistencias. Los materiales base usados en su fabricación y los cuerpos soporte son los característicos de las resistencias metálicas, a excepción de los óxidos metálicos. Dentro de este tipo también podemos diferenciar dos tipos: de película delgada y de película gruesa, diferenciándose en las características constructivas.

Las principales ventajas de estas resistencias radican en su reducido tamaño, y sobre todo en la disponibilidad de redes de resistencias como componente integrado. A pesar de su reducido margen de potencia, inferior a 1/2 W, las ventajas respecto a las resistencias discretas se pueden resumir en:

-Coste menor para un mismo número de resistencias.

-Reducción del cableado, peso y espacio en el circuito.

-Tolerancias más ajustadas.

-Características generales de las unidades integradas muy similares y valores nominales prácticamente idénticos.

-Posibilidad de obtención de valores óhmicos distintos en función de la configuración interna y el número de resistencias integradas.

Esta última posibilidad está ligada al tipo de encapsulado en que se presenta la red. En la práctica los más comunes que se nos presentan son:

-Tipo SIL, disposición de terminales en una línea, usada también para algunos tipos de conectores.

-Tipo DIL, característica de los encapsulados de circuitos integrados.

RESISTENCIAS BOBINADAS:

En este tipo se emplean como soportes núcleos cerámicos y vítreos, y como materiales resistivos metales o aleaciones en forma de hilos o cintas de una determinada resistividad, que son bobinados sobre los núcleos soporte.

Generalmente se suele hacer una subdivisión de este tipo en bobinadas de potencia y bobinadas de precisión, según la aplicación a la que se destinan.

Como características generales se pueden destacar las siguientes:

-Gran disipación de potencias y elevadas temperaturas de trabajo.

-Elevada precisión, variación con la temperatura y baja tensión de ruido.

-Considerables efectos inductivos.

-Construcción robusta.

Las resistencias bobinadas se pueden incluir en algunos de los modelos comerciales siguientes: hilo descubierto, esmaltadas, vitrificadas, y aisladas.

Estas imágenes de resistencias son las más utilizadas en el comercio las cuales son llamadas Resistencias Fijas.

CUARTA PARTE

Tome ahora una fotocelda colóquela cerca de la luz y mida su resistencia.

Ahora coloque la fotorresistencia en el lugar de poca luz realice nuevamente la medición entre sus terminales.

Respuesta:

Para medir la resistencia de la fotocelda, se coloca o se ponen las puntas del multímetro en la Bobina de la resistencia, luego al colocarla a la exposición de la luz solar nos da un valor de 11,2 kΩ, y cuando la llevamos a la sombra la medición nos da 0,7mΩ.

COMPROBACIÓN DE CONCEPTOS

De acuerdo a las medidas tomadas anteriormente ¿Cómo cree que es el comportamiento de la fotocelda?

Debido a que la fotocelda está construida con un material sensible a la luz, de tal manera cuando se pone a exposición directa a la luz solar el material sufre una reacción química, alterando el valor de la resistencia.

¿Es posible considerar la fotocelda como un sensor? ¿Por qué?

Las Fotoceldas o Fotorresistencias son resistores que varían su valor de acuerdo a la intensidad de la luz, razón por la cual se trata de un sensor analógico, es decir que siempre toma valores distintos, no podrías tomar un valor lógico 1 o 0 como en lógica digital.

¿Cómo influye en un circuito si colocamos un cortocircuito en paralelo con una resistencia?

En el momento de hacer una elección de resistencia ¿qué se debe tener en cuenta?

Primero que todo el código de colores para hacer la elección correcta y saber cuánto mide, y segundo la Tolerancia de la resistencia, porque con ella podemos tratar de obtener el resultado de un valor exacto o que se aproxime.

El rango de tolerancia de qué manera influye en el comportamiento de una resistencia?

Porque puede ser un valor muy significativo.

PRACTICA DOS

MEDIR Y CALCULAR VOLTAJES DC. CON MUTÍMETRO A / D.

MATERIALES Y EQUIPO:

Multímetro análogo y Digital (puntas de prueba).

Protoboard y alambres (cal # 24 o 26).

10 Resistencias diferentes de 100Ω a 100kΩ. (1/4 W).

Puntas para prueba de la fuente DC.

Herramienta básica: pelacables, alicates, cortafrío, etc.

OBJETIVO:

Realizar mediciones de voltaje en corriente continua (DC), empleando el Multímetro digital y análogo, en una serie de circuitos propuestos, a fin de lograr que el estudiante, adquiera habilidades tanto en el manejo del instrumento como en la toma, organización y cálculo de datos teóricos y prácticos.

Comparar datos medidos con datos calculados.

Establecer diferencias entre datos medidos y calculados.

PROCEDIMIENTOS

PRIMERA PRÁCTICA

Monte en el Protoboard cada uno de los siguiente circuitos usando valores de resistencias que usted elija, en los diagramas asigne un valor de orden numérico a cada una de las resistencias (R1, R2, R3,.......). Coloque el Multímetro en la escala de voltaje y proceda a medir el voltaje en cada uno de los elementos que hacen parte del circuito, luego mida los voltajes en cada nodo, asigne como nodo referencia el que usted quiera.

PRIMER CIRCUITO

Ahora voy a tabularle el valor de voltaje de cada elemento:

Resistencias R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7

Valor en Voltios(V) 8,894 84,55m 21m 166u 166u 21,17m 105,7m

Ahora voy hallar el valor a cada nodo:

Ahora voy a tabular los valores de cada nodo:

Nodos A B C D F G

Valor en Voltios (V) 5,001 24,41m 24,41m 3,505 3,505 5,697

Teóricamente halle los valore ya previamente medidos, si encuentra alguna diferencia, ¿ a qué cree que se deba? , calcule el porcentaje de error.

Voy hallar primero que todo la Resistencia Total:

Req1=(R_4*R_5)/(R_4+R_5 )= (120Ω*10KΩ)/(120Ω+10KΩ)=1200000Ω/10120Ω=118,57Ω

Req2=Req1+R_3=118,57Ω+15kΩ=15118,57Ω

Req3=(Req2*R_6)/(Req2+R_6 )=(15118,57Ω*3kΩ)/(15118,57Ω+3kΩ)=45355710Ω/18148,57Ω=2503,27Ω

Req4=Req3+R_2=2503,27Ω+10kΩ=12503,27Ω

Req5=(Req4*R_7)/(Req4*R_7 )=(12503,27Ω*120Ω)/(12503,27Ω+120Ω)=1500392,4Ω/12623,27Ω=118,86Ω

R_T=Req5+R_1=118,86Ω+10kΩ=10118,86Ω

Ahora voy hallar el voltaje en cada elemento:

V_R1=(V_T*R_1)/R_T = (9v*10k)/10118,86Ω= 90kA/10118,86Ω=8,894v

V_R2=(V_T*R_2)/R_T = (9v*10k)/10118,86Ω=90kA/10118,86Ω=8,894v

V_R3=(V_T*R_3)/R_T = (9v*15kΩ)/10118,86Ω=135kA/10118,86Ω=13,34v

V_R4=(V_T*R_4)/R_T = (9v*120Ω)/10118,86Ω=1080A/10118,86Ω=0,106v

V_R5=(V_T*R_5)/R_T = (9v*10kΩ)/10118,86Ω=90kA/10118,86Ω=8,894v

V_R6=(V_T*R_6)/R_T = (9v*3kΩ)/10118,86Ω=27kA/10118,86Ω=2,66v

V_R7=(V_T*R_7)/R_T = (9v*120Ω)/10118,86Ω=1080A/10118,86Ω=0,106v

SEGUNDO CIRCUITO

Ahora voy a tabular los valores en voltaje de cada elemento:

Resistencias R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7

Valor en Voltios(V) 84,16m 7.013 426,8m 1,824 1,398 78,1m 504,9m

Ahora voy a tabular los valores de cada Nodo:

Nodos A B C D

Valores en Voltios(V) 9 5,103 9 830m

Primero que todo vamos hallar el valor de las Req., de R2, R6 y R5, porque el circuito es triangular:

R_x=(R_5*R_4)/(R_5+R_4+R_3 )=(15kΩ*3kΩ)/(15kΩ+3kΩ+10kΩ)=45kΩ/28kΩ=1,61kΩ

R_Y=(R_5*R_3)/(R_5+R_4+R_3 )=(15kΩ*10kΩ)/(15kΩ+3kΩ+10kΩ)=150kΩ/28kΩ=5,36kΩ

R_Z=(R_3*R_4)/(R_5+R_4+R_3 )=(10kΩ*3kΩ)/(15kΩ+3kΩ+10kΩ)=30kΩ/28kΩ=1,07kΩ

AHORA TENEMOS ESTE CIRCUITO RESULTANTE:

Ahora hallemos Req1, de RY y RZ:

Req1=5,36kΩ+1,07kΩ=6,43kΩ

Y también hallemos el Req2, de R6 y R7:

Req2=120Ω+10kΩ=10120Ω o 10,12kΩ

Ahora obtenemos este nuevo circuito:

Ahora hallemos el valor de las Req4, de Req1 y Req2:

Req4= (Req1*Req2)/(Req1+Req2)= (6,43kΩ*10,12kΩ)/(6,43kΩ+10,12kΩ)=(65,0716kΩ^2)/16,55kΩ=3,93kΩ

Ahora tenemos un circuito resistente en serie, ahora hallemos ReqT, total del circuito:

ReqT=R_1+R_X+〖Req〗_4+R_2=120Ω+1,61kΩ+3,93kΩ+10kΩ=15660Ω o 15,66kΩ

Ahora podemos obtener la Intensidad Total:

I=V/ReqT= 9V/15,66kΩ=0.574kAmp

Ahora voy hallar los valores de voltaje de cada elemento:

V_R1=(V_T*R_1)/〖Req〗_T =(9v*120Ω)/15,66kΩ=1080Amp/15,66kΩ=6,9mV

V_R2=(V_T*R_2)/〖Req〗_T =(9v*10kΩ)/15,66kΩ=90kAmp/15,66kΩ=5,75V

V_R3=(V_T*R_3)/〖Req〗_T =(9v*10kΩ)/15,66kΩ=90kAmp/15,66kΩ=5,75V

V_R4=(V_T*R_4)/〖Req〗_T =(9v*3kΩ)/15,66kΩ=27kAmp/15,66kΩ=1,72V

V_R5=(V_T*R_5)/〖Req〗_T =(9v*15kΩ)/15,66kΩ=135kAmp/15,66kΩ=8,62V

V_R6=(V_T*R_6)/〖Req〗_T =(9v*120Ω)/15,66kΩ=1080Amp/15,66kΩ=6,9mV

V_R7=(V_T*R_7)/〖Req〗_T =(9v*10kΩ)/15,66kΩ=90kAmp/15,66kΩ=5,75V

Luego mida con el Multímetro análogo y digital cada una de las resistencias que empleó en cada uno de los circuitos montados. Compare estos valores con los teóricos (el código de colores)

Esta es la medida que me da con el multimetro a la Resistencia de 120Ω.

Esta es la medida que me da con el multimetro a la Resitencia de 10kΩ.

Esta es la medida que me da con el multimetro a la Resitencia de 10kΩ.

Esta es la medida que me da con el multimetro a la Resitencia de 3kΩ.

Esta es la medida que me da con el multimetro a la Resitencia de 3kΩ.

Esta es la medida que me da con el multimetro a la Resitencia de 120Ω.

Esta es la medida que me da con el multimetro a la Resitencia de 10kΩ.

Varíe el valor de la fuente de voltaje entre 0 y nueve voltios en rangos de 1.5 Vol. (para ello la fuente de 9V se sustituye por baterías de 1.5 V en serie, según se necesite, hágalo sólo en un circuito el que usted elija).

Ahora voy a tabular los voltajes de cada elemento:

Resistencia R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7

Valores en Voltios(V) 14,03m 1,169 71,14m 304,1m 232.9m 13,02m 84,16m

Ahora voy a tabular el valor de los Nodos:

Nodo A B C D

Valores en Voltaje(V) 346,7m 850,5m 1,5 138,3m

Primero que todo vamos hallar el valor de las Req., de R3, R4 y R5, porque el circuito es triangular:

R_x=(R_5*R_4)/(R_5+R_4+R_3 )=(15kΩ*3kΩ)/(15kΩ+3kΩ+10kΩ)=45kΩ/28kΩ=1,61kΩ

R_Y=(R_5*R_3)/(R_5+R_4+R_3 )=(15kΩ*10kΩ)/(15kΩ+3kΩ+10kΩ)=150kΩ/28kΩ=5,36kΩ

R_Z=(R_3*R_4)/(R_5+R_4+R_3 )=(10kΩ*3kΩ)/(15kΩ+3kΩ+10kΩ)=30kΩ/28kΩ=1,07kΩ

AHORA TENEMOS ESTE CIRCUITO RESULTANTE:

Ahora hallemos Req1, de RY y RZ:

Req1=5,36kΩ+1,07kΩ=6,43kΩ

Y también hallemos el Req2, de R6 y R7:

Req2=120Ω+10kΩ=10,12kΩ

Ahora obtenemos este nuevo circuito:

Ahora hallemos el valor de las Req3, de Req1 y Req2:

Req3= (Req1*Req2)/(Req1+Req2)= (6,43kΩ*10,12kΩ)/(6,43kΩ+10,12kΩ)=(65,0716kΩ^2)/16,55kΩ=3,93kΩ

Ahora tenemos un circuito resistente en serie, ahora hallemos Req, total del circuito:

ReqT=R_1+R_X+〖Req〗_3+R_2=120Ω+1,61kΩ+3,93kΩ+10kΩ=15,66kΩ

Ahora hallemos la Intensidad:

I=V/R= 1.5V/15,66kΩ=0,95µAmp

Ahora voy hallar los valores de voltaje de cada elemento:

V_R1=(V_T*R_1)/〖Req〗_T =(1,5v*120Ω)/15,66kΩ=180Amp/15,66kΩ=11,5mV

V_R2=(V_T*R_2)/〖Req〗_T =(1,5v*10kΩ)/15,66kΩ=15kAmp/15,66kΩ=0,95mV

V_R3=(V_T*R_3)/〖Req〗_T =(1.5v*10kΩ)/15,66kΩ=15kAmp/15,66kΩ=0,95V

V_R4=(V_T*R_4)/〖Req〗_T =(1,5v*3kΩ)/15,66kΩ=4,5kAmp/15,66kΩ=2,88dV

V_R5=(V_T*R_5)/〖Req〗_T =(1,5v*15kΩ)/15,66kΩ=22,5kAmp/15,66kΩ=1,43V

V_R6=(V_T*R_6)/〖Req〗_T =(1,5v*120Ω)/15,66kΩ=180Amp/15,66kΩ=11,5mV

V_R7=(V_T*R_7)/〖Req〗_T =(1,5v*10kΩ)/15,66kΩ=15kAmp/15,66kΩ=0,95V

Mida el voltaje presente en cada nodo. Tabule estos valores.

NODO 1 NODO 2 NODO 3 NODO 4

346,7mV 850,5mV 1,5V 138,3mV

¿Qué sucede cuando, el valor de la fuente de voltaje se acerca a cero?

Es porque nos muestra un cortocircuito.

COMPROBACIÓN DE CONCEPTOS

¿Cuál según usted es la diferencia que hace más confiable las medidas tomadas en un Multímetro digital comparado con uno análogo?

La diferencia del Multímetro Digital al Análogo es porque el Digital nos da un valor más exacto.

¿Cómo influye a la hora de tomar una medida la impedancia del instrumento?

Mientras más alta es la impedancia del multímetro la medición es más real, ya que en un multímetro con poca impedancia como esta, en una resistencia afectaría a la medición.

¿Cómo definiría usted sensibilidad, precisión?

SENSIBILIDAD: La sensibilidad de un instrumento se determina por la intensidad de corriente necesaria para producir una desviación completa de la aguja indicadora a través de la escala. El grado de sensibilidad se expresa de dos maneras, según se trate de un amperímetro o de un voltímetro.

En el caso de un voltímetro, la sensibilidad se expresa de acuerdo con el número de ohmios por voltio, es decir, la resistencia del instrumento. Para que un voltímetro sea preciso, debe tomar una corriente insignificante del circuito y esto se obtiene mediante alta resistencia.

El número de ohmios por voltio de un voltímetro se obtiene dividiendo la resistencia total del instrumento entre el voltaje máximo que puede medirse. Por ejemplo, un instrumento con una resistencia interna de 300000 ohmios y una escala para un máximo de 300 voltios, tendrá una sensibilidad de 1000 ohmios por voltio. Para trabajo general, los voltímetros deben tener cuando menos 1000 ohmios por voltio.

PRESICION: La precisión es un término relacionado con la confiabilidad de un instrumento, es decir, si un instrumento proporciona resultados similares cuando se mide un material de referencia de manera repetida, entonces el instrumento es preciso. Por ejemplo, si se mide con un micrómetro un patrón de longitud 10 o 15 veces y la desviación estándar de los resultados de las mediciones es pequeña, digamos, 0,1% del valor central, entonces se puede considerar al instrumento como preciso.

Nuevamente, depende de la aplicación si la precisión de un instrumento es aceptable o no.

Responda: ¿Por qué la señal en el osciloscopio es lineal? ¿Qué pasa si la perilla del osciloscopio está en A.C.?

El Osciloscopio es Lineal cuando simplemente conecta los puntos muestreados con líneas. Senoidal: Conecta los puntos muestreados con curvas según un proceso matemático, de esta forma los puntos intermedios se calculan para rellenar los espacios entre puntos reales de muestreo. Usando este proceso es posible visualizar señales con gran precisión disponiendo de relativamente pocos puntos de muestreo.

Si la perilla del Osciloscopio está en modo A.C., quiere decir que la señal continua es bloqueada o suprimida.

¿Qué ocurre cuando conectamos el Multímetro en serie para medir voltaje?

Nunca nos dará ningún valor de Voltaje.

Y si cambiamos la escala en el Multímetro a mA., nos da un valor en mA, pero en serie.

PRACTICA TRES

MEDIR Y CALCULAR INTENSIDAD DC. CON MULTÍMETRO A / D.

MATERIALES Y EQUIPO:

Amperímetro análogo y / o digital con puntas de prueba.

Fuente DC. (Ajustada a 10Vdc).

10 Resistencias (ídem a la guía #2).

Demás elementos, componentes y herramientas como en guía #2.

OBJETIVO:

Desarrollar el proceso técnico empleado en el laboratorio, para medir (Multímetro A / D), calcular y comparar (analizar), valores de intensidad de corriente continua (DC.), en un circuito resistivo (red), conectado a una fuente DC.

Establecer el funcionamiento de otros dispositivos como la fotocelda.

Identificar el instrumento con mayor precisión para tomar medidas.

Determinar la influencia en las mediciones de la impedancia de un instrumento de medida.

PROCEDIMIENTO

Monte cada uno de los siguientes circuitos:

CIRCUITO 1

Voy hallar la Req, de R4 y R6, porque se encuentra en serie:

R_eq1= R_4+R_6=3kΩ+120Ω=360kΩ

Ahora hallamos el valor de Req2, de R3 y R5:

R_eq2= R_3+R_5=10kΩ+15kΩ=25kΩ

Ahora hallamos el valor de Req1 y Req2:

Req3=(R_eq1*R_eq2)/(R_eq1+R_eq2 )= (360kΩ*25kΩ)/(360kΩ+25kΩ)= (9000kΩ^2)/385kΩ=23,376kΩ

Ahora tenemos un circuito en serie, el cual vamos hallar el valor de ReqT, de R1, R2 y Req3:

ReqT=120Ω+10kΩ+23,376kΩ=33,496kΩ

Ahora voy hallar la Intensidad Total del Circuito:

I_T=10V/33,496kΩ=298,5µAmp

Ahora voy hallar la Intensidad de las Resistencia R1 y R2:

I=V/R_1 = 10V/120Ω=8,33cAmp

I= V/R_2 = 10V/10kΩ=1mAmp

Ahora hallemos la Intensidad de R8 y R7:

I_1= (I_T*R_eq2)/(R_eq1+R_eq2 )= (298.5µAmp*25kΩ)/(360kΩ+25kΩ)=7,46mV/385kΩ=19,3nAmp

I_2=(I_T*R_eq1)/(R_eq1+R_eq2 )= (298.5µAmp*360kΩ)/(360kΩ+25kΩ)=0,10V/385kΩ=0,279µAmp

Ahora voy hallar los valores de los dos nodos:

Nodos A B

Valores en Amperimetro 75,56µ 75,56µ

CIRCUITO 2

Primero que todo vamos hallar el valor R3, R6 y R5, el cual lo llamaremos Rx, Ry y Rz:

R_X= (R_6*R_3)/(R_3+R_5+R_6 )=(120Ω×10kΩ)/(10kΩ+15kΩ+120Ω)=(1,2MΩ^2)/25,120kΩ=47,77Ω

R_Y=(R_6×R_5)/(R_3+R_5+R_6 )=(120Ω×15kΩ)/(10kΩ+15kΩ+120Ω)=(1,8MΩ^2)/25,120kΩ=71,65Ω

R_Z=(R_3×R_5)/(R_3+R_5+R_6 )=(10kΩ×15kΩ)/(10kΩ+15kΩ+120Ω)=(150kΩ^2)/25,120kΩ=5,97kΩ

Ahora tenemos un circuito de esta forma:

Ahora vamos hallar Req1, de Rz y Ry:

〖Req〗_1= R_z+R_y=5,97kΩ+71,65Ω=6,04165kΩ

Ahora vamos hallar el Req2, de R4 y R7:

〖Req〗_2=R_4+R_7=3kΩ+10kΩ=13kΩ

Quedando el circuito de esta forma:

Ahora hallemos el valor de la Req1 y Req2, el cual lo llamaremos Req3:

〖Req〗_3= (〖Req〗_1×〖Req〗_2)/(〖Req〗_1+〖Req〗_2 )=(6,04kΩ×13kΩ)/(6,04kΩ+13kΩ)=(78,52kΩ^2)/19,04kΩ=4,12kΩ

Ahora hallemos el valor de las Resistencia R1, R2, Rx y Req3; por lo que ellos se encuentran en serie:

〖Req〗_t=R_1+R_2+R_X+〖Req〗_3=120Ω+10kΩ+47,77Ω+4,12kΩ=14,287kΩ

Y ahora vamos hallar la Intensidad Total del circuito:

I_T=V/〖Req〗_t =10V/14,287kΩ=0,7mAmp

Ahora vamos hallar la intensidad de cada Resistencia Req1 y Req2:

I〖Req〗_1=(I_T×〖Req〗_2)/(〖Req〗_1+〖Req〗_2 )=(0,7mAmp ×13kΩ)/(6,04kΩ+13kΩ)= 9,099mAmp(kΩ)/19.04kΩ=0,48mAmp

〖IReq〗_2=(I_T×〖Req〗_1)/(〖Req〗_1+〖Req〗_2 )=(0,7mAmp ×6,04kΩ)/(6,04kΩ+13kΩ)=(2,34432Amp(Ω))/19,04kΩ=0,235mAmp

CIRCUITO 3

Ahora vamos hallar las Resistencias de R8, R9 y R10; el cual se encuentran en triangulo:

R_x=(R_9×R_10)/(R_8+R_9+R_10 )=(3kΩ×10kΩ)/(15kΩ+3kΩ+10kΩ)=(30kΩ^2)/28kΩ=1,07kΩ

R_y=(R_9×R_8)/(R_8+R_9+R_10 )=(3kΩ×15kΩ)/(15kΩ+3kΩ+10kΩ)=(45kΩ^2)/28kΩ=1,60kΩ

R_z=(R_10×R_8)/(R_8+R_9+R_10 )=(10kΩ×15kΩ)/(15kΩ+3kΩ+10kΩ)=(150kΩ^2)/28kΩ=5,35kΩ

Ahora vamos hallar la suma de las Resistencias de Ry y Rz:

〖Req〗_1=R_y+R_z=1,60kΩ+5,35kΩ=6,95kΩ

Ahora vamos hallar las resistencias Rx, R6, R7, y Req1:

〖Req〗_2=R_x+R_6=1,07kΩ+120Ω=1,190kΩ

〖Req〗_3=〖Req〗_1+R_7=6,95kΩ+10kΩ=16,95kΩ

Ahora voy hallar las Resistencias de Req2 y Req3:

〖Req〗_4=(〖Req〗_2×〖Req〗_3)/(〖Req〗_2+〖Req〗_3 )=(1,190kΩ×16,95kΩ)/(1,190kΩ+16,95kΩ)=(20,1705kΩ^2)/18,14kΩ=1,112kΩ

Ahora vamos hallar los valores de ls Resistencias R4, R6 y Req4; este lo tenemos triangular:

R_a=(R_6×〖Req〗_4)/(R_4+R_6+〖Req〗_4 )=(120Ω×1,112kΩ)/(3kΩ+120Ω+1,112kΩ)=(1,232kΩ^2)/4,232kΩ=0,29kΩ

R_b=(R_6×R_4)/(R_4+R_6+〖Req〗_4 )=(120Ω×3kΩ)/(3kΩ+120Ω+1,112kΩ)=(360kΩ^2)/4,232kΩ=85,06kΩ

R_c=(〖Req〗_4×R_4)/(R_4+R_6+〖Req〗_4 )=(1,112kΩ×3kΩ)/(3kΩ+120Ω+1,112kΩ)=(3,336kΩ^2)/4,232kΩ=0,788kΩ

Ahora hallemos el valor de las Resistencia Rb y Rc:

〖Req〗_5= R_b+R_c=85,06kΩ+0,788kΩ=85,848kΩ

Ahora hallemos los valores de Resistencia de R2, R3, Ra y Req5:

〖Req〗_6=R_a+R_2=0,29kΩ+10kΩ=10,29kΩ

〖Req〗_7=R_3+〖Req〗_5=10kΩ+85,848kΩ=95,848kΩ

Ahora voy hallar estas Resistencia que se encuentran en paralelo:

〖Req〗_8=(〖Req〗_6×〖Req〗_7)/(〖Req〗_6+〖Req〗_7 )=(10,29kΩ×95,848kΩ)/(10,29kΩ+95,848kΩ)= 〖986,276kΩ〗^2/106,138kΩ=9,3kΩ

Ahora vamos hallar el valor de las resistencias que están en serie:

〖Req〗_T=R_1+〖Req〗_8=120Ω+9,3kΩ=9,420kΩ

Ahora voy hallar la Intensidad Total del circuito:

I_T=V/〖Req〗_T = 10V/9,420kΩ=1,0mAmp

Ahora voy hallar la Intensidad que pasa por R8 y R10:

I_8=(I_T×R_10)/(R_8+R_10 )=(1.0mAmp×10kΩ)/(15kΩ+10kΩ)=1.0Amp(kΩ)/25kΩ=0,042Amp o 4,2cAmp

I_10=(I_T×R_8)/(R_8+R_10 )=(1,0mAmp×15kΩ)/(15kΩ+10kΩ)=15,92Amp(kΩ)/25kΩ=0,63Amp

Ahora vamos hallar los valores de Amperios a cada Nodo del circuito:

Nodos A B C D E F G H

Valor en Amperios(A) 82,88µ 129,62µ 10,47µ 87,75µ 1,76m 82,88µ 129,62µ 10,47n

Monte el siguiente circuito en el protoboard:

Mida el voltaje de la fotocelda cuando está cerca de la luz

El voltaje nos dio 10 voltios, al estar expuesta a la luz.

Retire la fotocelda de la luz y mida nuevamente el voltaje

Quitandola de la luz obtenemos en el multimetro la medida de 6,82 voltios.

Compare los valores obtenidos

Pues el resultado que se obtiene a la luz del sol es mayor al que se le da, colocandola a la sombra.

COMPROBACIÓN DE CONCEPTOS

¿Puedo medir corriente con el osciloscopio?

Sí, porque en él se posibilitan la medida directa de las corrientes en un circuito. Las hay para medida de corriente alterna y continua. Poseen una pinza que abarca el cable a través del cual se desea medir la corriente. Al no situarse en serie con el circuito causan muy poca interferencia en él.

¿Cómo describiría el funcionamiento de la fotocelda?

Una fotocelda presenta un bajo valor de su resistencia ante la presencia de luz, y, un alto valor de resistencia ante la ausencia de luz.

¿Cuál según usted es la diferencia que hace más confiable las medidas tomadas en un Multímetro digital comparado con uno análogo?

La diferencia del Multímetro Digital al Análogo es porque el Digital nos da un valor más exacto.

¿Cómo influye a la hora de tomar una medida la impedancia del instrumento?

Si estamos en régimen permanente con corriente alterna s

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