Manual practicas Electricidad y magnetismo
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Manual practicas Electricidad y magnetismo Manual practicas Electricidad y magnetismo Document Transcript

  • UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO Centro Universitario UAEM ZUMPANGO INGENIERÍA EN COMPUTACIÓN MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE Electricidad y MagnetismoElaborado por:Ing. René Domínguez EscalonaElaborado en Agosto de 2012Revisado por:Fecha:
  • 2 de 45 INDICE DE CONTENIDOS Tabla de contenido Tabla de contenido..................................................................................................................2 PRESENTACIÓN...................................................................................................................3 PRÁCTICA 1: Carga Eléctrica..............................................................................................4 PRÁCTICA 2: Campo Eléctrico............................................................................................9 PRÁCTICA 3: Multivibrador 555 (Temporizador 555).......................................................13 PRÁCTICA 4: Ley De Ohm.................................................................................................16 PRÁCTICA 5: Simulación Del Juego: Piedra, Papel O Tijera.............................................20 PRÁCTICA 6: Contador 0-9.................................................................................................25 PRÁCTICA 7: Simulación de un semáforo con lógica secuencial.......................................27 PRÁCTICA 8: Circuito comparador de 2 números binarios de 2 bits..................................31 PRÁCTICA 9: Magnetismo .................................................................................................35 PRÁCTICA 10: Generadores y motores eléctricos..............................................................40 ANEXOS...............................................................................................................................44Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 3 de 45 PRESENTACIÓN En la asignatura de Electricidad y Magnetismo se busca que los estudiantes obtengan una formación integral mediante la cual adquieran conocimientos y habilidades de utilidad en la vida cotidiana y el desempeño profesional, además se promueve el desarrollo en el campo afectivo, favoreciendo las actitudes y los valores positivos a través del trabajo en grupo y aprendizaje cooperativo. El fortalecimiento de conocimientos basados en el análisis de los conceptos, principios y leyes fundamentales del electromagnetismo, se lleva a cabo en las clases de teoría y el desarrollo de las habilidades, en las clases de laboratorio. Actualmente en el laboratorio de Electricidad y Magnetismo se trabaja con prácticas que además de complementar las bases teóricas y propiciar el desarrollo de habilidades en el manejo de instrumentos de medición; introducen al alumno en el análisis de los fundamentos metodológicos de la investigación científica, a través de la aplicación, el procesamiento y el análisis de la información para formular, explicar y resolver problemas relacionados con la formación académica y ocupacional. Con base en lo anterior, pretendemos mostrar la manera en que las prácticas de laboratorio de Electricidad y Magnetismo ayudan en la formación científica del ingeniero.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 4 de 45 PRÁCTICA 1: Carga Eléctrica INTRODUCCIÓN Un trozo de ámbar atrae materiales ligeros como las plumas al ser frotado en lana. Los primeros descubrimientos en relación con los fenómenos eléctricos, fueron realizados por los filósofos griegos alrededor del siglo V a. C. El filósofo y matemático Tales de Mileto observó que un trozo de ámbar, después de ser frotado con una piel de animal, adquiría la propiedad de atraer cuerpos ligeros. Aproximadamente 2000 años después comenzaron a realizarse observaciones sistemáticas y cuidadosas de los fenómenos eléctricos. William Gilbert, médico inglés, observó que algunos otros cuerpos se comportan de manera similar que el ámbar (electrón, por su designación en griego), al ser frotados y desde entonces se comenzó a utilizar el término “eléctrico”, a todo cuerpo que se comportaba como éste. Cargas diferentes se atraen Cargas iguales se repelen Se sabe en la actualidad que todas las sustancias pueden presentar un comportamiento similar al del ámbar cuando son frotadas por otra sustancia, es decir, pueden electrizarse. Estos fenómenos de electrización no dependen del estado de movimiento de los objetos cargados; se presentan aun cuando los cuerpos están en reposo. Nuestra experiencia cotidiana nos muestra como al frotar un peine varias veces por el cabello limpio y seco, se eriza el pelo. Si al acercar el peine a unos pedacitos de papel, los atraerá y se quedarán adheridos a él. Esto sucede porque el peine se electriza cuando se le frota con el cabello. Este tipo de observaciones pueden hacerse con otros materiales y en algunos casos hay atracción, en otros repulsión y en otros más, por mucho que se froten no hay ni atracción ni repulsión. Se llega a la conclusión de que existen dos tipos de cargas eléctricas: positivas y negativas. Las cargas eléctricas de un mismo signo se repelen, y las cargas de signo contrario se atraen.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 5 de 45 Benjamín Franklin halló que cuando dos cuerpos se frotan entre sí, uno adquirirá una carga negativa y el otro se electrizará positivamente. OBJETIVOS • Observar y experimentar con cargas eléctricas producidas mediante la frotación, inducción y transferencia. • Verificar las diferentes formas de electrización, frotamiento, contacto e inducción. • Elaborar un electroscopio casero • Establecer la existencia de los dos tipos de carga eléctrica. Duración de la práctica: 2hrs Requisitos: • Portar Bata a la entrada de laboratorio • Asistencia puntual MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR Cantidad • Barra de ebonita (hule duro) 1 • Barra de vidrio 1 • Frasco de mermelada (vidrio) 1 • Soporte en forma de T 1 • Bolas de unicel 2 • Globos 2 • Regla de plástico 1 • Carrete de hilo 1 • Alambre metálico (gancho para ropa)1 • Papel aluminio 40cm • Tapón de hule o corcho 1 • Trozo de Lana, algodón y piel 1 • Pinzas de punta 1 Equipo: Ninguno para esta practica.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 6 de 45 DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Experimento 1 1. Suspende sobre el soporte una esfera de unicel de manera que quede suspendida y oscilando libremente. 2. Toma la barra de ebonita y sin frotarla, acércala a la esfera de unicel y observa lo que sucede. 3. Frota ahora la barra de ebonita con un paño de lana o de carnaza y acércala a la esfera de unicel. Observa lo que sucede. 4. Repite el experimento descrito en el punto 2 y 3 utilizando una barra de vidrio. Experimento 2 1. Corta pequeños trozos de papel bond. 2. Frota la regla de plástico sobre el pelo limpio y seco, sin fijador, de alguno de tus compañeros y acércala a los trozos de papel. Observa lo que sucede. 3. Retira los trozos de papel con tu mano y colócalos sobre la mesa. Acerca nuevamente la regla y observa lo que sucede. 4. Retira nuevamente los trozos de papel y exhala tu aliento sobre la regla. Aproxima la regla una vez más a los fragmentos de papel y comenta con tus compañeros lo sucedido.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 7 de 45 5. Repite el experimento desde el punto 2. Experimento 3 1. Infla dos globos y suspéndelos sobre el soporte. 2. Frota los globos con un paño de algodón y déjalos suspendidos. Introduce tu mano en el espacio que queda entre los globos y retírala. Repite el procedimiento. Observa y discute con tus compañeros lo que sucede. Experimento 4 (construcción de un electroscopio de laminillas) 1. Construye un electroscopio de laminillas con la esfera metálica, el alambre metálico, el frasco de vidrio y el papel aluminio como está indicado en la figura 1. (Puedes hacer la esfera con papel aluminio). Todas las piezas deben estar perfectamente secas en el equipo que acabas de construir; las laminillas de papel aluminio deben tener una separación de medio cm, aproximadamente, entre sus extremos). 2. Coloca el electroscopio sobre una superficie aislante. 3. Frota la barra de vidrio hasta electrizarla y toca con ésta la esfera metálica del electroscopio. Observa lo que sucede a las laminillas. 4. Repite frotar la barra de vidrio y tocar la esfera varias veces hasta observar un fenómeno.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 8 de 45 EVALUACIÓN 1.- ¿A qué se debe que los cuerpos se carguen eléctricamente? 2.- Describe el funcionamiento de un generador de Van de Graaff. 3.- Explica lo que pasa con el electroscopio de laminillas. 4.- ¿Cuáles son las principales causas del fracaso en los experimentos que realizamos? 5.- ¿En qué experimentos hubo repulsión y en que otros atracción? CONCLUSIONES __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 9 de 45 PRÁCTICA 2: Campo Eléctrico INTRODUCCIÓN Las cargas eléctricas no precisan de ningún medio material para influir entre ellas, por tanto, las fuerzas eléctricas son consideradas fuerzas de acción a distancia. Esta es la razón por la que se recurre al concepto de campo electrostático para facilitar la descripción en términos físicos, de la influencia que una o más cargas ejercen sobre el espacio que les rodea. El concepto de campo surge ante la necesidad de explicar la forma de interacción entre cuerpos en ausencia de contacto físico y sin medios de sustentación para las posibles interacciones. La acción a distancia se explica entonces, mediante efectos provocados por la entidad causante de la interacción, sobre el espacio mismo que la rodea, permitiendo asignar a dicho espacio propiedades medibles. Así, será posible hacer corresponder a cada punto del espacio, valores que dependerán de la magnitud de la propiedad del cuerpo que provoca la interacción y de la ubicación del punto que se considera. OBJETIVO El alumno conocerá aplicara los conocimientos obtenidos sobre campo eléctrico para la creación de un programa que evalué el campo eléctrico generado por una y dos cargas eléctricas en un espacio bidimensional. Duración de la práctica: 2hrs Requisitos: • Portar Bata a la entrada de laboratorio • Asistencia puntual MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 10 de 45 • Software de Programación (C++, Visual Basic 6.0, Java o PHP) • Manuales de programación Equipo: Ninguno para esta practica. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Primera Aplicación Realizar la interface gráfica y la programación requerida para el cálculo del campo eléctrico generado por una carga suponiendo que este se encuentra en la coordenada origen, el programa debe tomar en cuenta los datos siguientes. Tipo de carga: positiva o negativa. Magnitud de la carga: Numero entero o decimal. Unidad de la carga: potencia a la que esta elevada (1x10 n C) Coulomb. Posición: Coordenada (x, y) del punto P a calcular en campo Eléctrico.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 11 de 45 El programa debe presentar como resultado el campor electrico resultante y especificando el ángulo a la que esta dirigido tomando en cuenta el tipo de carga que se esta introduciendo. Segunda Aplicación Realizar la interface gráfica y la programación requerida para el cálculo del campo eléctrico generado por dos cargas de diferente signo en un punto determinado, el programa debe tomar en cuenta los datos siguientes. Tipo de carga: positiva o negativa. Magnitud de la carga: Numero entero o decimal. Unidad de la carga: potencia a la que esta elevada (1x10 n C) Coulomb. Posición: Coordenada (x, y) de la carga 1, carga 2 y punto P.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 12 de 45 El programa debe presentar como resultado el campor electrico resultante y especificando el ángulo a la que esta dirigido tomando en cuenta el tipo de carga que se esta introduciendo. Nota: se recomienda utilizar la fórmula de distancia entre dos puntos y ley de Senos o Cosenos EVALUACIÓN El programa ejecutable será evaluado con varios casos de prueba tanto en una carga como en dos cargas eléctricas. CONCLUSIONES __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 13 de 45 PRÁCTICA 3: Multivibrador 555 (Temporizador 555) INTRODUCCIÓN El temporizador 555 es un dispositivo versátil y muy utilizado, porque puede ser configurado de dos modos distintos, bien como multivibrador monoestable o como multivibrador astable (oscilador). Un multivibrador astable no tiene estados estables y varía, por consiguiente, una y otra vez (oscila) entre dos estados inestables, sin ayuda de ningún disparador externo. • GND: es el polo negativo de la alimentación o tierra. • Disparo (TRIGGER): Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de retardo.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 14 de 45 • Salida (OUTPUT): Es la pastilla donde muestra la salida cuadrada o señal de pulsos o también conocido como clock. • Reset : Resetea la salida o la coloca en bajo. • Control de voltaje (CONTROL DE VOLTAJE):no se utiliza • Umbral (THRESHOLD): Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida a nivel bajo bajo. • Descarga (DISHARGE): Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento. • V+ (Vcc): Alimentación, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 voltios hasta 16 voltios (máximo). OBJETIVO El alumno conocerá el funcionamiento de un temporizador 555 con variador de velocidad y lo ensamblara en una tableta de pruebas. Duración de la práctica: 3hrs Requisitos: • Portar Bata a la entrada de laboratorio • Asistencia puntual MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR: * 1 Protoboard (placa de prototipos) * 2 LEDs: rojo y verde * 1 resistencia de 220 Ω, (1/8 Watt) * 1 resistencia de 1KΩ, (1/8 Watt) * 1 circuito integrado 555 * 1 Potenciómetro 100 KΩCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 15 de 45 * 1 condensador electrolítico de 100 µF, 16 VDC * ½ m de cable de red: UTP-5e * Tabla perforada para circuitos o PCB. Equipo: * Fuente De Voltaje. * Multímetro digital o analógico * 2 puntas de prueba para Multímetro * 2 cables con banana - caimán: rojo y negro. * Pinzas de corte * Pinzas de punta * Cautín, pasta y soldadura DESARROLLO DE LA PRÁCTICA El profesor hará una breve descripción del funcionamiento del circuito 555 y sus aplicaciones dentro de la electrónica básica. Arma el circuito siguiente en el protoboardCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 16 de 45 Probar el circuito alimentando con 5 VCD y proceder a ensamblarlo en la tabla perforada o PCB. EVALUACIÓN El circuito será evaluado en dos aspectos, el funcionamiento adecuado, el armado en el protoboard y el ensamblado en tabla perforada o PCB de acuerdo con las especificaciones del profesor. CONCLUSIONES __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ PRÁCTICA 4: Ley De Ohm INTRODUCCIÓN Definida la resistencia eléctrica como la oposición que presenta un cuerpo al paso de la corriente eléctrica. En cada sección de un conductor la intensidad de corriente es la misma y la diferencia de potencial varía en función directa con la cantidad de corriente. Esta relación fue descubierta experimentalmente por el físico alemán George Simón Ohm, y se conoce con el nombre de ley de ohm, que dice que la intensidad de corriente que circula en un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial en los extremos del conductor e inversamente proporcional a la resistencia del conductor. Su expresión matemática es la siguiente: Intensidad de corriente (A, Ampere) Voltaje (V, Volts)Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 17 de 45 Resistencia (Ω, Ohms) OBJETIVO Comprobar experimentalmente el comportamiento de la variación de la corriente eléctrica en función de la diferencia de potencial (Voltaje) cuando la resistencia permanece constante Objetivos específicos: • Practicar con la ley de Ohm. • Familiarizarse con el equipo de medición empleado y los componentes básicos. Duración de la práctica: 3hrs. Requisitos: • Portar Bata a la entrada de laboratorio • Asistencia puntual MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR: • 4 Resistencias eléctricas de 220 Ω • 4 Resistencias eléctricas de 330 Ω • Juego de cables y caimanes • ½ m de cable UTP ct-5e Equipo: • Fuente de alimentación de corriente continua (cc) de voltaje variable. • Multímetro (Óhmetro, Voltímetro, Amperímetro) DESARROLLO DE LA PRÁCTICA  El profesor hará una breve explicación acerca de la Ley de Ohm y como se mide la intensidad de corriente y voltaje, en circuitos simples (serie o paralelo) y circuitos mixtos.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 18 de 45  Calcula los valores teóricos aplicando la Ley de Ohm en el siguiente circuito: VALORES TEÓRICOS VALORES MEDIDO Voltaje Resistencia Ampere Voltaje Resistencia Ampere 9V 220 Ω 9V 330 Ω Calcular Variable Valor calculado Valor Medido Resistencia Total Intensidad de corriente Total Voltaje Total 12 V Potencia Total XCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 19 de 45 VALORES TEÓRICOS VALORES MEDIDO Resistencias Voltaje Ampere Potencia Voltaje Ampere Potencia R1 330 Ω R2 220 Ω R3 330 Ω R4 220 Ω R5 220 Ω R6 330 Ω Potencia total Cuestionario 1. ¿Qué observas en la corriente cuando disminuye? 2. ¿Qué observas con el voltaje en cada resistencia? 3. ¿Qué pasa con la intensidad de corriente y voltaje en serie y paralelo? 4. ¿Qué ocurrió cuando aumento la corriente? 5. ¿Se puede percibir calentamiento en las resistencias, en el cableado o alguna otra parte?Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 20 de 45 EVALUACIÓN La evaluación es de manera individual, el profesor debe verificar que cada alumno realice las medidas utilizando el multímetro de banco de resistencia, voltaje e intensidad de corriente. CONCLUSIONES __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ PRÁCTICA 5: Simulación Del Juego: Piedra, Papel O Tijera. INTRODUCCIÓN En el clásico juego de piedra, papel y tijera cada uno de los dos jugadores elige uno de los tres elementos en este caso Piedra, Papel o Tijeras, pudiéndose ganar o empatar la partida, según la secuencia. 1. Piedra gana a Tijera (rompe). 2. Tijera gana a Papel (lo corta). 3. Papel gana a Piedra (lo envuelve). OBJETIVO El alumno simulara mediante la combinación de circuitos el clásico juego de piedra, papel y tijera utilizando sus conocimientos previos de Lógica Obtener una solución óptima para utilizar la menor cantidad de compuertas lógicas (OR, AND, NOT, entre otras). Objetivos específicos:Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 21 de 45 Inicializara el alumno a la creación y aprendizaje de circuitos combinacionales. Duración de la práctica: 5hrs Requisitos: • Portar Bata a la entrada de laboratorio • Asistencia puntual MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR: * 2 Protoboard. * 4 LEDs. * ½ m de cable UTP * Compuertas Lógicas 74LS21 o 74LS08 (AND). * Compuertas Lógicas 74LS04 (NOT). * Compuertas Lógicas 74LS32 (OR). * Dip Switch de 4 segmentos. * 7 Resistencias de 220 Ω Equipo: * Fuente De Voltaje. * Pinzas de punta. * Pinzas de Corte. Desarrollo de la Práctica Aplicando conocimientos previos de Lógica presentar una propuesta de solución por medio de una tabla de verdad. Suponiendo que se establece una entrada con un Dip Switch (4): Entrada Valor 00 Piedra 01 Papel 10 Tijera 11 No tira Tabla de Verdad: Jugador Jugador Resultado 1 2Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 22 de 45 Tirada Tirada Pierda Piedra Empate Piedra Papel Jugador 2 Piedra Tijera Jugador 1 Papel Papel Empate Papel Tijera Jugador 2 Papel Piedra Jugador 1 Tijera Tijera Empate Tijera Papel Jugador 1 Tijera Piedra Jugador 2 Otra forma de representarlo es: Jugador 1 Jugador 2 Salida Entrada A Entrada B Entrada C Entrada D 0 0 0 0 Empate 0 0 0 1 Jugador 2 0 0 1 0 Jugador 1 0 0 1 1 Nadie gana 0 1 0 0 Jugador 1 0 1 0 1 Empate 0 1 1 0 Jugador 0 1 1 1 Nadie gana 1 0 0 0 Jugador 2 1 0 0 1 Jugador 1 1 0 1 0 Empate 1 0 1 1 Nadie gana 1 1 0 0 Nadie gana 1 1 0 1 Nadie gana 1 1 1 0 Nadie gana 1 1 1 1 Nadie gana Elabora tu tabla de verdad:Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 23 de 45 No. Tirada Jugador 1 Tirada Jugador 2 EMPATE GANA 1 GANA 2 A B C D 1 0 0 0 0 2 0 0 0 1 3 0 0 1 0 4 0 0 1 1 5 0 1 0 0 6 0 1 0 1 7 0 1 1 0 8 0 1 1 1 9 1 0 0 0 10 1 0 0 1 11 1 0 1 0 12 1 0 1 1 13 1 1 0 0 14 1 1 0 1 15 1 1 1 0 16 1 1 1 1 Presenta tus funciones Booleanas reducidas mediante teoremas o mapas. Gana1 = Empate = Gana2 = Desarrolla tu diagrama de bloques utilizando las compuertas lógicas básicasCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 24 de 45  Investigar y comprender el uso de las compuertas lógicas debemos buscar el Data Sheet de las compuertas necesarios que son 74LS21, 74LS32, 74LS04.  Por ultimo proceda a ensamblar en la placa de pruebas combinando compuertas lógicas de tal manera que demuestre el funcionamiento del simulador de juego de piedra, papel y tijera, comente con sus compañeros el resultado. EVALUACIÓN El circuito será evaluado en dos aspectos, el funcionamiento adecuado y el armado en el protoboard de acuerdo con las especificaciones del profesor. CONCLUSIONES __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 25 de 45 PRÁCTICA 6: Contador 0-9 INTRODUCCIÓN Dentro de la logica secuencial se encuantran los circuitos contadores, se utiliza un temporizador 555 que tiene como salida una señal de pulsos y posteriormente introducida a un circuito 74190 el cual es un contador 0-9 y este a su vez tiene 4 salidas condificadas en lenguaje binario, estas son las entradas de un decodificador de display de 7 segmentos 74LS47 y de este a un Display de 7 segmentos ánodo común. OBJETIVO Armar en el protoboard un circuito contador 0-9, utilizando el temporizador anteriormente ensamblado y probar su funcionamiento. Duración de la práctica: 2hrs Requisitos:Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 26 de 45 • Portar Bata a la entrada de laboratorio • Asistencia puntual MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR: * 1 Protoboard. * 1 Display ánodo común. * ½ m de cable UTP * 1 CI 74LS190 (contador). * 1 CI 74LS47 (decodificador). * Temporizador 555 (ensamblado en PCB) Equipo: * Fuente De Voltaje. * Pinzas de punta. * Pinzas de Corte. Desarrollo de la Práctica El profesor hará una breve descripción del funcionamiento del circuito 555 y sus aplicaciones dentro de la electrónica básica. Armar en el protoboard el siguiente circuito Probar y verificar su funcionamientoCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 27 de 45 EVALUACIÓN El circuito será evaluado en dos aspectos, el funcionamiento adecuado y el armado en el protoboard de acuerdo con las especificaciones del profesor. CONCLUSIONES __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ PRÁCTICA 7: Simulación de un semáforo con lógica secuencial INTRODUCCIÓN El semaforo es un dispositivo que se coloca en los cruceros para dar paso al transito de automoviles, para este caso siempre se habla de dos semaforos suponiendo un sentido norte-sur y el otro este-oeste. Mientras que el primer semaforo esta rojo, el otro pasa de verde a amarillo como una sola secuencia hasta que el segundo cambia a rojo y el otro se encuentra en la secuencia de verde-amarillo. OBJETIVO Armar en el protoboard un circuito contador 0-9, utilizando el temporizador anteriormente ensamblado y probar su funcionamiento. Duración de la práctica: 4hrs Requisitos:Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 28 de 45 • Portar Bata a la entrada de laboratorio • Asistencia puntual MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR: * 2 Protoboards. * 6 LEDs, 2 rojos, 2 verdes y 2 amarillos. * 1 m de cable UTP * 1 CI 74LS193 (contador). * Compuertas Lógicas 74LS21 o 74LS08 (AND). * Compuertas Lógicas 74LS04 (NOT). * Compuertas Lógicas 74LS32 (OR). * Temporizador NE555 ensamblado. * 6 resistencias de 220 Ω Equipo: * Fuente De Voltaje. * Pinzas de punta. * Pinzas de Corte. Desarrollo de la Práctica Aplicando conocimientos de anteriores practicas presentar una propuesta de solución tomando en cuenta los datos de la siguiente tabla: Contador binario 74LS193 Semáforo 1 Semáforo 2 Decimal A B C D 0 0 0 0 0 Rojo Verde 1 0 0 0 1 Rojo Verde 2 0 0 1 0 Rojo Verde 3 0 0 1 1 Rojo Verde 4 0 1 0 0 Rojo Verde 5 0 1 0 1 Rojo Verde 6 0 1 1 0 Rojo Amarillo 7 0 1 1 1 Rojo Amarillo 8 1 0 0 0 Verde Rojo 9 1 0 0 1 Verde Rojo 10 1 0 1 0 Verde Rojo 11 1 0 1 1 Verde Rojo 12 1 1 0 0 Verde Rojo 13 1 1 0 1 Verde RojoCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 29 de 45 14 1 1 1 0 Amarillo Rojo 15 1 1 1 1 Amarillo Rojo Elabora tu tabla de verdad: No. Contador Binario Semáforo 1 Semáforo 2 A B C D Rojo Verde Amarillo Rojo Verde Amarillo 1 0 0 0 0 2 0 0 0 1 3 0 0 1 0 4 0 0 1 1 5 0 1 0 0 6 0 1 0 1 7 0 1 1 0 8 0 1 1 1 9 1 0 0 0 10 1 0 0 1 11 1 0 1 0 12 1 0 1 1 13 1 1 0 0 14 1 1 0 1 15 1 1 1 0 16 1 1 1 1 Presenta tus funciones Booleanas reducidas mediante teoremas o mapas. Semáforo 1 Rojo = Verde= Amarillo = Semáforo 2 Rojo = Verde= Amarillo = Desarrolla tu diagrama de bloques utilizando las compuertas lógicas básicasCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 30 de 45  Investigar y comprender el uso de las compuertas lógicas debemos buscar el Data Sheet de las compuertas necesarios que son 74LS21, 74LS32, 74LS04.  Por ultimo proceda a ensamblar en la placa de pruebas combinando compuertas lógicas de tal manera que demuestre el funcionamiento del simulador de semáforo doble, comente con sus compañeros el resultado. EVALUACIÓN El circuito será evaluado en dos aspectos, el funcionamiento adecuado y el armado en el protoboard de acuerdo con las especificaciones del profesor. CONCLUSIONES __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 31 de 45 PRÁCTICA 8: Circuito comparador de 2 números binarios de 2 bits INTRODUCCIÓN Un circuito comparador de dos números binarios de 2 bits, el circuito debe mostrar 3 tipos de salida, la primera si es que ambos números son iguales, la segunda si el primer número es mayor al segundo y por ultimo si el segundo número es mayor al primero. OBJETIVO Armar en el protoboard el circuito comparador de dos números binarios en el protoboard. Duración de la práctica: 2:00 hrs Requisitos: • Portar Bata a la entrada de laboratorioCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 32 de 45 • Asistencia puntual MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR: * 2 Protoboards. * 3 LEDs de diferente color. * 1 m de cable UTP * Compuertas Lógicas 74LS21 o 74LS08 (AND). * Compuertas Lógicas 74LS04 (NOT). * Compuertas Lógicas 74LS32 (OR). * 1 Dip Swicth (4) * 7 resistencias de 220 Ω Equipo: * Fuente De Voltaje. * Pinzas de punta. * Pinzas de Corte. Desarrollo de la Práctica Aplicando conocimientos de anteriores practicas presentar una propuesta de solución tomando en cuenta los datos de la siguiente tabla: Numero 1 Numero 2 Salida Bit 2 Bit 1 Decimal Bit 2 Bit 1 Decimal 0 0 0 0 0 0 Son iguales 0 0 0 0 1 1 Es mayor el número 2 0 0 0 1 0 2 Es mayor el número 2 0 0 0 1 1 3 Es mayor el número 2 0 1 1 0 0 0 Es mayor el número 1 0 1 1 0 1 1 Son iguales 0 1 1 1 0 2 Es mayor el número 2 0 1 1 1 1 3 Es mayor el número 2 1 0 2 0 0 0 Es mayor el número 1 1 0 2 0 1 1 Es mayor el número 1 1 0 2 1 0 2 Son iguales 1 0 2 1 1 3 Es mayor el número 2 1 1 3 0 0 0 Es mayor el número 1 1 1 3 0 1 1 Es mayor el número 1 1 1 3 1 0 2 Es mayor el número 1 1 1 3 1 1 3 Son igualesCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 33 de 45 Elabora tu tabla de verdad: No. Numero 1 Numero Salidad 2 A B C D Iguales Mayor número 1 Mayor número 2 1 0 0 0 0 2 0 0 0 1 3 0 0 1 0 4 0 0 1 1 5 0 1 0 0 6 0 1 0 1 7 0 1 1 0 8 0 1 1 1 9 1 0 0 0 10 1 0 0 1 11 1 0 1 0 12 1 0 1 1 13 1 1 0 0 14 1 1 0 1 15 1 1 1 0 16 1 1 1 1 Presenta tus funciones Booleanas reducidas mediante teoremas o mapas. Iguales= Mayor número 1= Mayor número 2= Desarrolla tu diagrama de bloques utilizando las compuertas lógicas básicasCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 34 de 45  Por ultimo proceda a ensamblar en la placa de pruebas combinando compuertas lógicas de tal manera que demuestre el funcionamiento del circuito comparador, comente con sus compañeros el resultado. EVALUACIÓN El circuito será evaluado en dos aspectos, el funcionamiento adecuado y el armado en el protoboard de acuerdo con las especificaciones del profesor. CONCLUSIONES __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 35 de 45 PRÁCTICA 9: Magnetismo INTRODUCCIÓN: Los imanes permanentes son sustancias capaces de atraer objetos de hierro, níquel, cobalto y sus derivados. Sus propiedades magnéticas son permanentes y se caracterizan porque tienen dos polos, denominados, polo Norte (el que se dirige hacia el Norte geográfico de la tierra) y polo Sur (el que se dirige hacia el polo Sur de la tierra). Líneas de fuerza creadas por un imán Los imanes se caracterizan por su campo magnético, que es el espacio situado a su alrededor en que se manifiestan sus acciones magnéticas sobre otros cuerpos. El campo magnético se observa colocando un trozo de cartulina sobre un imán y espolvoreando limaduras de hierro. Estas limaduras se orientan formando unas líneas que se llaman líneas magnéticas o líneas de fuerza, las cuales parten de un polo y entran por el otro. Se ha establecido un sentido convencional de las líneas de fuerza, de tal modo que salen del polo Norte, recorren el exterior del imán y entran por el polo Sur. La fuerza que ejerce un imán sobre un objeto de hierro o la fuerza de interacción entre dos imanes va disminuyendo a medida que aumenta la separación entre ellos. Este efecto se debe a que el campo magnético se hace más débil a medida que nos vamos separando del imán. El campo magnético se expresa mediante el vector B cuya unidad es el tesla para el Sistema Internacional y el gauss para el Sistema Cegesimal (1 T = 104 Gs). La brújula es una lámina fina y alargada de acero imantado, dispuesta sobre una punta muy fina, sobre la cual puede girar libremente. Por lo tanto es un imán permanente muy ligero que puede girar libremente alrededor de un eje. Cuando la brújula se deja libremente bajo la acción del campo magnético terrestre ésta siempre se orienta en la dirección Norte-Sur geográfica. La punta que indica hacia el Norte geográfico de la tierra se marca pintándola de color negro o rojo, oCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 36 de 45 marcando una flecha. El extremo de esta punta corresponde al polo magnético Norte y el otro extremo corresponde al polo magnético Sur. OBJETIVO: En la siguiente práctica se trata de determinar las caras Norte (N) y Sur (S) de un imán y analizar los efectos de atracción y repulsión entre caras de imanes. Y finalmente representar gráficamente las líneas de campo magnético de un imán permanente y las líneas de campo magnético resultantes de la interacción entre dos imanes. Objetivos específicos: • Verificar si objetos de distintos materiales son atraídos por un imán. • Rrepresentar gráficamente las líneas de campo magnético de un imán y las líneas de campo magnético resultantes de la interacción entre dos imanes. Duración de la práctica: 1:30hrs. Requisitos: • Portar Bata a la entrada de laboratorio. • Asistencia puntual. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR: Material: • Imanes cilíndricos de ferrita. • Brújula para orientación • Brújula para dibujar líneas de fuerza • Soporte en forma de T • Barras de hierro • Barra de cobre • Barra de aluminio • PVC Equipo: Ninguno para esta practicaCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 37 de 45 DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Determinación de la cara de un imán. Acercar la brújula de orientación a una de las caras de un imán y observar qué polo de la brújula es atraído hacia dicha cara. La polaridad de la cara del imán será la opuesta al polo de la brújula. De este modo identificar los polos Norte y Sur de ambos imanes. Observar los fenómenos de atracción y repulsión entre los polos de un imán. Observar cómo al acercar dos polos del mismo nombre se repelen y que dicha fuerza de repulsión es mayor a medida que la distancia de separación de ambos imanes va disminuyendo. Observar el fenómeno contrario al acercar dos polos de distinto nombre. Efecto de un imán sobre los distintos materiales. Estudiar si los objetos de distintos materiales son atraídos por un imán. Comprobar si los polos del imán actúan de la misma forma sobre los objetos.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 38 de 45 Representación de las líneas magnéticas Utilizando una brújula para dibujar líneas de fuerza, representar las líneas de campo en el plano de un imán. Para ello se coloca la brújula sobre el papel junto a un punto de la cara Norte del imán. El punto que indique el extremo de la flecha de la brújula se marca con un lapicero. Ahora el punto marcado con el lapicero será el nuevo punto de partida para colocar la brújula y donde indique el extremo de su flecha se volverá a marcar sobre el papel. Se sigue este proceso hasta llegar a la cara Sur del imán y con todos los puntos obtenidos se traza una línea. Dibujando de este modo varias líneas se podrá representar la dirección del campo magnético alrededor de un imán. Para que la longitud efectiva del imán sea mayor, se pondrán dos o más imanes cilíndricos en serie de forma que la cara Sur de uno esté en contacto con la cara Norte del otro. De este modo es como si los dos imanes formaran uno solo del doble de longitud y así resulta más cómodo dibujar los puntos a partir de la brújula. A continuación representar por el mismo sistema, las líneas de campo para dos imanes separados 12 cm. En un primer caso estando ambas caras Norte de los dos imanes una frente a la otra y en el otro caso una cara Norte frente a otra cara Sur. Cuestionario 1. ¿Qué materiales son atraídos por un imán y cuáles no? 2. ¿Cuál es el sentido de las líneas de campo magnético por el exterior de un imán? Razonar como se obtiene su sentido.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 39 de 45 3. ¿Qué propiedad se observa en las líneas de campo cuando dos imanes tienen ambas caras Norte una frente a la otra? 4. ¿Dónde tiene mayor intensidad el campo magnético, en zonas donde la concentración de líneas de campo es grande o en zonas donde la concentración es pequeña? CONCLUSIONES __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 40 de 45 PRÁCTICA 10: Generadores y motores eléctricos INTRODUCCIÓN: El motor eléctrico es un dispositivo que se utiliza para convertir energía eléctrica en energía mecánica por principios electromagnéticos. Lo motores y los generadores tienen componentes básicos: como el campo magnético con sus bobinas, y la armadura, que es la estructura que sostiene los conductores, que permiten circular la corriente de excitación, en caso de un motor. En el generador es la estructura que sostiene los conductores cortan el campo magnético y transportan corriente inducida en el generador. La armadura es por lo general un núcleo de hierro dulce laminado, alrededor del cual se enrollan en forma bobinas los cables conductores. Los motores y generadores de corriente continua tienen básicamente los mismos componentes y son muy parecidos entre sí. Se diferencian solo en su forma en que se emplean. Los motores llamados universales tiene la facilidad de funcionar primero de una y luego de la otra forma. En el generador la energía mecánica hace girar el inducido o bobinado del rotor sobre un eje, que al moverse producen la energía eléctrica. En el motor la energía eléctrica combinada con la energía magnética del imán hace girar el inducido y este, a su vez, con su giro puede accionar una carga mecánica a través de un sistema de trasmisión mecánica de bandas o engranes. El generador de corriente continua convierte energía mecánica en energía eléctrica. El motor de corriente continua convierte energía electromagnética en energía mecánica. OBJETIVO: Demostrar que la combinación de energía eléctrica y energía magnética (electromagnetismo) hace posible el funcionamiento de los motores eléctricos de corriente directa y alterna, que se usan como electrodomésticos.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 41 de 45 Objetivos específicos: • Familiarizarse con el equipo y los componentes básicos del laboratorio de electromagnetismo. Duración de la práctica: 1:30 hrs Requisitos: • Portar Bata a la entrada de laboratorio • Asistencia puntual MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR: Equipo: Ninguno para esta practica Desarrollo de la Práctica 1. Raspa con una navaja, uno de los extremos del alambre magneto una vez que hayas terminado. Has una bobina de 10 vueltas y 5 cm de radio. 2. Corta dos trozos de alambre de cobre desnudo calibre 14 del tamaño que sea necesario.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 42 de 45 3. Coloca los dos trozos de alambre de cobre en la caja de soporte, con curva en la parte superior, para sujetar la bobina. 4. Una vez que tengas el soporte con los alambres. Instala la bobina en los extremos superiores del alambre de cobre. 5. Ahora conecta la pila a los dos extremos del alambre soporte. Asegurándose que allá contacto en el circuito. 6. Ubica el imán cerca de la bobina hasta que esta gire constantemente Cuestionario 1.- ¿A qué se debe el movimiento giratorio de la bobina? 2.- ¿Qué tipo de energía actúa para generar el movimiento de la bobina? 3.- Explica el principio del funcionamiento del motor de corriente continua. 4.- indica las partes del siguiente motor eléctrico seccionado.Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 43 de 45 CONCLUSIONES __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________Centro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 44 de 45 REFERENCIAS • Serway, Raymond A. “Electricidad y Magnetismo” Ed. Mc Graw Hill (1994) 4a Edición. ISBN – 9701025636 • Halliday, David; Resnick Robert; Krane Kenneth. “Física – Versión ampliada” 4ª Edición - Volumen 2. Ed. CECSA(1996) ISBN 9682612551 • Graf, Rudolf F. (1984). Diccionario de Electrónica. Ediciones Pirámide S.A (Madrid). ISBN 84-368-0402-3. • DataSheet de las Compuertas lógicas 74LS32, 74LS04, 74LS08 y 74LS21, además de 74LS190 y 74LS193. • LF/LM555 DataSheet (PDF) Fairchild Semiconductor. ANEXOS LiveWireCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40
  • 45 de 45 PCB Wizard LogiclyCentro universitario UAEM Zumpango Zumpango, Estado de México Teléfono : (591) 91 7 41 40