CIRCUITOS DE CC EN SERIE

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CIRCUITOS DE CC EN SERIE

  1. 1. FISICA EXPERIMENTAL I III CIRCUITOS DE C.C. EN SERIE I. OBJETIVOS S Probar que la resistencia en un circuito en serie es igual a la suma de las resistencias parciales. Demostrar que la intensidad de corriente es la misma es todo el circuito. Demostrar que en un circuito en serie, la tensión aplicada, es igual a la suma de las tensiones parciales. II. MARCO TEORICO En todo circuito pueden existir una o más resistencias conectadas en serie, en paralelo, en serie- paralelo o combinaciones más complicadas. En un circuito en serie se cumple que: Rt= R1+ R2+ R3+…….. Rn Rt= Resistencia equivalente. Vt= V1+ V2+ V3+…….. Vn Ri= Resistencia parcial It = I1+ I2+ I3+…….. In Vt= Potencial equivalente. Vi = Potencial parcial. It= Intensidad equivalente. Ii= Intensidad parcial. Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 1
  2. 2. CIRCUITOS DE C.C. EN SERIE FISICA EXPERIMENTAL III APLICACIÓN DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO ELÉCTRICO Es tan común la aplicación del circuito eléctrico en nuestros días que tal vez no le damos la importancia que tiene. El automóvil, la televisión, la radio, el teléfono, la aspiradora, las computadoras y videocaseteras, entre mucho s y otros son aparatos que requieren para su funcionamiento, de circuitos eléctricos simples, combinados y complejos. Pero ¿qué es un circuito eléctrico? Se denomina así el camino que recorre una corriente eléctrica. Este recorrido se inicia en una de las terminales de una pila, pasa a través de un conducto eléctrico (cable de cobre), llega a una resistencia (foco), que consume parte de la energía eléctrica; continúa después por el conducto, llega a un interruptor y regresa a la otra terminal de la pila.Los elementos básicos de un circuito eléctrico son: Un generador de corriente eléctrica, en este caso una pila; los conductores (cables o alambre), que llevan a corriente a una resistencia foco y posteriormente al interruptor, que es un dispositivo de control.Todo circuito eléctrico requiere, para su funcionamiento, de una fuente de energía, en este caso, de una corriente eléctrica. ¿Qué es la corriente eléctrica? Recibe este nombre el movimiento de cargas eléctricas (electrones) a través de un conducto; es decir, que la corriente eléctrica es un flujo de electrones. ¿Qué es un interruptor o apagador? No es más que un dispositivo de control, que permite o impide el paso de la corriente eléctrica a través de un circuito, si éste está cerrado y que, cuando no lo hace, está abierto. Sabemos que la energía eléctrica se puede transformar en energía calorífica. Hagamos una analogía, cuando hace ejercicio, tu cuerpo está en movimiento y Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 2
  3. 3. FISICA EXPERIMENTAL I III CIRCUITOS DE C.C. EN SERIE empiezas a sudar, como consecuencia de que está sobrecalentado. Algo similar sobrecalentado. sucede con los conductores cuando circula por ellos una corriente eléctrica y el circuito se sobrecalienta. Esto puede ser producto de un corto circuito, que es registrado por el fusible y ocasiona que se queme o funda el listón que abriendo está tá el dentro circuito, de es él, decir impidiendo el paso de corriente para protegerte a ti y a la instalación. Los circuitos eléctricos pueden estar conectados en serie, en paralelo y de manera mixta, que es una combinación de estos dos últimos. Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente. Una ta batería eléctrica suele estar formada por varias pilas eléctricas conectadas en serie, para alcanzar así el voltaje que se precise. III. MATERIALES Fuente de C.C. 0 – 12v Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 3
  4. 4. CIRCUITOS DE C.C. EN SERIE FISICA EXPERIMENTAL I III 1 multímetro 4 Resistencias de: 0.5KΩ, 1 KΩ, 1.5 KΩ, 2KΩ de Ω, 0.5KΩ Cables de conexiones Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 4
  5. 5. FISICA EXPERIMENTAL I III CIRCUITOS DE C.C. EN SERIE Interruptor IV. PROCEDIMIENTO 1. MEDICIONES DE RESISTENCIAS: 1.1. Anote en la tabla I el valor de las resistencias de acuerdo al código de colores, así como la tolerancia. 1.2. Mida el valor de cada resistencia con el óhmetro y anote en la tabla I. Tabla I RESISTENCIA Valor indicado Tolerancia Valor medido R1 27 ±1.35 28 R2 6800 ±34 6500 R3 2200 ±110 2150 R4 750 ±37.5 750 Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 5
  6. 6. FISICA EXPERIMENTAL I III CIRCUITOS DE C.C. EN SERIE 1.3 Halle la suma de los valores de las resistencias de acuerdo a lo indicado en los códigos de colores. RT = 9777 1.4 Sume las resistencias halladas con el óhmetro. RT = 9428 1.5 Conocer las resistencias R1, R2, R3, R4 , en serie, como en la fig. 1 Fig. 1 1.6 Con el óhmetro mida la resistencia total RT del circuito. RT = 9850 1.7 ¿Concuerda el valor anteriormente calculado con los resultados de los procedimientos 1.3 y 1.4? Explique su respuesta. Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 6
  7. 7. FISICA EXPERIMENTAL I III CIRCUITOS DE C.C. EN SERIE Estos valores son aproximados pues en 1.3 RT= 9777 , RT= 9428 en 1.4 y en 1.6 RT = 9850. Se observa que la resistencia va disminuyendo, esto se debe a que los cables del sistema de resistencias están oxidados y no permiten circular la energía eléctrica suficiente. Pero en teoría deben ser igual a los valores del ítem 1.3. 1.4 y 1.6. lores 2 MEDICIONES DE INTENSIDADES 2.1 Conecte el circuito de la fig. 2 Fig. 2 2.2 Cierre el interruptor, y lea el mA. I= 0,85mA. 2.3 Halle usted con la ley de Ohm la resistencia total. RT = 10588,24 Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 7
  8. 8. FISICA EXPERIMENTAL I III CIRCUITOS DE C.C. EN SERIE 2.4 Concuerda el valor anterior con el 1.6 ¿Por qué? En el ítem 1.6 RT = 9850 y en el ítem 2.3 RT = 10588,24 . Son valores aproximados pues en el ítem 2.3 se ha calculado matemáticamente el valor de la intensidad, la cual es I = 0,85mA. La cual se ha aproximado a centésimas, en el multímetro y ello influye para que la resistencia sea mayor. En conclusión metro tratándose de valores altos y considerando la tolerancia de RT en el ítem 1.6 quedaría: RT = 9850 + 531,5 ohmios que son equivalentes a 10558,24 ohm. 2.5 Conecte el mA entre R1 y R2 como en la fig. 3. Fig. 3 2.6 Mida y anote el valor de la corriente que fluye entre R1y R2 I1,2 = 0,85 mA 2.7 Repita el procedimiento anterior, con el miliamperímetro conectado, sucesivamente, en las posiciones del circuito que se indican a continuación: Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 8
  9. 9. FISICA EXPERIMENTAL III CIRCUITOS DE C.C. EN SERIE I2,3 = 0,85 mA I3,4 = 0,85 mA I4,V = 0,85 mA 2.8 Compare los valores de la corriente en las diferentes posiciones del circuito. ¿Son iguales? Estos valores son equivalentes pues: I2,3 = 0,85 mA, I3,4 = 0,85 mA, I4,V = 0,85 mA. 2.9 ¿Qué importante regla del circuito se ha probado? Se ha probado que en un sistema de circuitos de c.c. en serie la intensidad de corriente eléctrica es igual para cualquier resistencia, es decir la intensidad fluye con el mismo amperaje en todo el sistema c.c. en serie. 3. MEDICIONES DE POTENCIAL ELÉCTRICO (VOLTAJES) 3.1 En el circuito de la fig. 2 (sin el mA), conectar el voltímetro en paralelo en cada resistencia y mida su valor. V1 =…0.69v…… V2 =…0.37v…… V3 =…0.26v…… V4 =…0.18v…… 3.2 Con el voltímetro mida la tensión de la fuente de C.C. V=…1.5v…… 3.3 ¿Qué relación guardan los valores de 3.1 y 3.2? En la experiencia realizada llegamos a la conclusión de que la suma de los valores obtenidos al conectar el voltímetro en paralelo a cada resistencia, nos da como resultado el valor de la tensión de la fuente de C.C. Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 9
  10. 10. CIRCUITOS DE C.C. EN SERIE 3.4 FISICA EXPERIMENTAL III ¿Qué importante regla del circuito se ha probado? Se ha probado la regla que en todo circuito en serie la suma de los voltajes parciales nos da como resultado el valor de la tensión de la fuente. V. CUESTIONARIO 1. Explique dos métodos para determinar, por medición, la RT de las resistencias conectadas en serie. 1er Método: aplicando la ley de Ohm al sistema analizado y conociendo el valor de la fuente y la corriente que está circulando en el sistema. 2do Método: conociendo cada uno de los valores de las resistencias y sumando dichas resistencias (Propiedad de resistencias en serie). 2. ¿Por qué ha sido necesario medir individualmente las resistencias utilizadas en el experimento? Para poder determinar si se cumple o no, la propiedad de circuitos en serie. A demás sabemos que en toda medición se encuentran pequeños márgenes de error en los valores encontrados; y por lo tanto verificar la aproximación del valor que deseamos encontrar. 3. Demuestre, con los resultados de sus mediciones consignadas en la tabla 1, que es posible escribir una fórmula general en función de R1, R2, R3,…..etc. para la resistencia total en circuito en serie. Explique Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 10
  11. 11. FISICA EXPERIMENTAL III CIRCUITOS DE C.C. EN SERIE Sabemos que en todo circuito se cumple la Ley de Ohm, es por tal motivo que aplicaremos la definición en un circuito en serie: En general: VTOTAL = V1+V2+V3+……+ Vn ITOTAL = I1=I2=I3=……. =In……………(α) ࢂ Por La Ley de Ohm: ௏಺ ࡵ ூ಺ ࡾ = → ்ܴ = = ௏భ ூభ + ௏మ ூమ + ௏య ூయ + ⋯ + ௏೙ ூ೙ ∴ ்ܴ = R1+R2+R3+……+ Rn 4. ¿Cuál es la exactitud del voltímetro y del óhmetro? Por los cálculos realizados en la presente práctica de laboratorio, no se puede determinar con exactitud valores exactos, ya que intervienen diversos factores (material mal utilizado, multímetro no calibrado, error humano, etc.) 5. ¿Cuál sería el efecto, si lo hubiera, sobre la resistencia total si se intercambian las posiciones deR1, R2, R3, R4 en el circuito de la fig. 3? El efecto sería que el voltímetro marcaría un valor que no es exacto; es decir que no se está cumpliendo las propiedades de conexión en serie. También podría ocurrir que al momento de la nueva conexión existieran algunas fallas de conexión. Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 11
  12. 12. FISICA EXPERIMENTAL I III CIRCUITOS DE C.C. EN SERIE COMPLEMENTO AL TEMA: RECEPTORES EN SERIE Decimos que varios elementos de un circuito cuando van van conectados en colocados SERIE uno a continuación del otro (la salida del primero va conectada a la entrada del segundo, la salida del segundo a la entrada del tercero y así sucesivamente), de manera que por todos ellos circula la misma intensidad de corriente. La tensión entre la entrada del primero y la salida del último es igual a la suma de las tensiones en cada uno de los elementos. Por ejemplo, en el circuito de la figura, la pila de petaca da una tensión de 4,5 V; figura, si todas las lamparitas son iguales, en cada una habrá una tensión de 1,5 V. La resistencia del conjunto de receptores conectados en serie es igual a la suma de las resistencias individuales de cada uno de ellos. Por eso, en el circuito de la figura, al tener más resistencia las tres lámparas que una sola, oponen más que dificultad al paso de los electrones y por eso las lámparas lucen menos. Mientras más lámparas coloquemos en serie menos lucirán lucirán. PILAS EN SERIE Deben conectarse siempre el negativo de una con el positivo de la siguiente y así sucesivamente. La tensión que proporciona el conjunto es igual a la suma de las tensiones de cada una de las pilas. Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 12
  13. 13. CIRCUITOS DE C.C. EN SERIE FISICA EXPERIMENTAL I III Por ejemplo, en el circuito de la figura, cada pila de petaca da una tensión de 4,5 V; con las dos en serie se estará aplicando a la lámpara una tensión de 9 V. CORTOCIRCUITO Si se produjera un cortocircuito entre los bornes del generador, al ser la resistencia del cortocircuito pequeñísima, toda la corriente se iría por él y no circularía ninguna corriente por los receptores en paralelo con el corto circuito. En el ejemplo de la figura, al haber un cortocircuito entre los bornes de la pila, por la lámpara no circula ninguna corriente, toda circula por el cortocircuito. Además, esta corriente es muy elevada, por lo que la pila se consume rápidamente (Si notamos que una pila está caliente, es que hay un cortocircuito entre sus bornes). Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 13

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