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Informe 3.-circuitos-serie-paralelo-y-mixto

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Informe 3.-circuitos-serie-paralelo-y-mixto

  1. 1. Facultad de Educación Licenciatura en Ciencias Naturales: Física, Química y Biología Electromagnetismo Informe de Laboratorio No.2: Circuitos de resistencias en serie, en paralelo y mixtos Presentado por: Brenda Dayhana Delgado Ruiz 20132120771 Yuri Katherine Guevara Useche 20132122780 Yaritza Dayana Valencia Alvira 20141126303 Al Profesor Titular: MARIO ARTURO DUARTE RODRÍGUEZ Neiva 11 de Julio de 2016
  2. 2. CIRCUITOS DE RESISTENCIAS EN SERIE, EN PARALELO Y MIXTOS 1. RESUMEN. En el síguete informe de laboratorio tiene como finalidad, el uso eficiente del multímetro para comprobar, y analizar las leyes que rigen los circuitos: en serie, en paralelo y mixto mediante , mediante el simulador simulador cocrodrile clips2, teniendo en cuenta la ley de ohm, y como como se debe utilizar correctamente el multímetro, donde el amperímetro se debe colocar en serie y el voltímetro se debe colocar en paralelo para una buena lectura del multímetro, realizando así como primera instancia un circuito en serie y su equivalente donde la intensidad de corriente permaneció constante durante el comienzo y variando así voltaje, en segunda instancia un circuito en paralelo, y sus equivalente donde el voltaje permaneció constante hasta el final y la intensidad corriente variable y en tercer instancia un circuito mixto y su equivalente, donde su primer equivalente, fue en paralelo y luego su segunda equivalente fue en serie cumpliéndose lo dicho anteriormente para cada uno de estos circuitos los cuales cada uno de estos circuitos tenía tres resistencias con valores de 𝑅1 = 120Ω, 𝑅2 = 220Ω 𝑦 𝑅3 = 330. siendo así la teoría y la practica en el simulador muy similares. 2. ORIENTACIÓN TEÓTICA 1. Ley de Ohm: En un conductor, para mantener su corriente intensa es necesario suministrar más energía y por lo tanto más diferencia de potencial que la necesitada por el mismo conductor para mantener el paso de una corriente débil (Brophy, 1979). La constante de proporcionalidad entre la intensidad de corriente y la diferencia de potencial es justamente la resistencia (pendiente de la representación gráfica de ∆V vs I) que tenga el conductor y que representa su oposición al paso de corriente. Por tanto tenemos: 𝑉 = 𝑅𝐼 A esta ecuación se le conoce como ley de Ohm, según ésta, para que en un conductor de resistencia R fluya una intensidad de corriente I, debe haber entre los extremos del conductor, una diferencia de potencial (V). Ohm descubrió que cuando la resistencia se mantiene constante y al variar los voltajes en sus extremos, se obtiene una corriente y al dividir el voltaje por éste valor, se
  3. 3. obtiene la resistencia. (Flower, 1994).Por lo que enunció lo siguiente: “la corriente es directamente proporcional al voltaje, e inversamente proporcional a la resistencia”. (Flower, 1994) En algunos materiales la relación entre la intensidad de corriente y el voltaje no corresponde a una constante, sino que dependen de la cantidad de corriente suministrada, a éstos materiales se les conoce como no óhmicos. (Brophy, 1979). 2. Potencia de un circuito eléctrico La potencia eléctrica asociada con un circuito eléctrico ya sea completo o incompleto, representa la medida necesaria para que la energía pase de ser energía cinética (movimiento de cargas) a otra forma de energía como por ejemplo calórica, magnética o almacenada en campos. Por lo que se dice que la potencia es la velocidad a la cual se consume la energía. (UNICAUCA, 2016). Su fórmula es: 𝑃 = 𝑉𝐼 Su unidad de medida es el Watt, el cual es igual a 1J/s por lo que cuando se consume 1J de potencia durante un segundo, se gasta 1 Watt de energía eléctrica. (UNICAUCA, 2016). 3. Código de colores para las resistencias Sobre los resistores se pintan unas bandas de colores. Cada color representa un número que se utiliza para obtener el valor final del resistor. – Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor del resistor. – La tercera banda indica cuantos ceros hay que aumentarle al valor anterior para obtener el valor final del resistor. – La cuarta banda nos indica la tolerancia -En caso de haber una quinta banda, ésta nos indica su confiabilidad.
  4. 4. Tabla No. 1 Código de colores para determinar el valor de la resistencia. 4. Manejo del multímetro El multímetro o polímetro es un instrumento que permite medir diferentes magnitudes eléctricas. Así, en general, todos los modelos permiten medir: Tensiones alternas y continuas, Corrientes alternas y continuas, resistencias y voltajes. (Lévy, 2008). Figura No.1. Partes de un multímetro digital.
  5. 5. Podemos encontrar multímetros análogos y digitales. Los análogos emplean una aguja la cual muestra los valores sobre un tablero con diferentes escalas para su lectura. Los multímetros digitales muestran las lecturas en un tablero o display. (Zetina, 2004). Con el multímetro digital podemos medir dos tipos de voltajes, l de corriente alterna y el de corriente continua cada uno de los cuales tienen escalas de medida de voltaje. También se puede medir el voltaje de una pila o batería el cual es de corriente continua por lo que se debe buscar su escala apropiada. A los terminales de las pilas se deben conectar las puntas de los bornes, el rojo al terminal positivo y el negro al negativo, en caso de conectarlos de manera incorrecta aparecerá un signo negativo en el valor del voltaje. (Zetina, 2004). Para la medición de corrientes, también hay escalas para corrientes continuas y alternas. Se debe seleccionar la escala de amperios adecuada y colocar las puntas roja y negra de los bornes al terminal positivo y negativo respectivamente y el display mostrara el valor de la corriente en la escala indicada. (Zetina, 2004). Para medir resistencia se selecciona la escala adecuada de ohmios. En ocasiones en cables abiertos se leerá un 1 en el display que indica que la resistencia es demasiado elevada para el rango que se ha seleccionado en el dispositivo (Zetina, 2004). 5. Circuitos de resistencias Un circuito es una serie de elementos electrónicos a través de los que fluye la corriente eléctrica. En un circuito de resistencias en serie, estas y los demás elementos se conectan tocándose entre sí en un solo punto, en éste circuito la corriente es igual para cada uno de los elementos, la diferencia de potencial total es igual a la suma de los potenciales de cada elemento. (Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, 2011). En un circuito en paralelo, las resistencias y los demás elementos se encuentran unidos por puntos. Allí la corriente total se expresa como la suma de las corrientes que fluyen por cada uno de los elementos y la diferencia de potencial es igual para todo el circuito. (Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, 2011). Por lo general en un circuito aparece la combinación de resistencias en serie y en paralelo. Para analizar estos circuitos se calcula la resistencia equivalente de las diferentes asociaciones, y cada
  6. 6. una de ellas tendrá las características antes descritas dependiendo de su ubicación en el circuito. (Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, 2011). PROCEDIMIENTO RESULTADOS Y ANÁLISIS ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO EN SERIE Se realiza un circuito constituido por tres resistencias conectadas en serie las cuales tienen los siguientes valores: 𝑅1 = 120Ω, 𝑅2 = 220Ω y 𝑅3 = 3300Ω . instalacion del simulador cocrodrile clips2 induccio n al uso del simulado r compresion de como fuciona el multimetro ysus caracteristicas para unos buenos resutados realizacion de los circuitos en serie, paralelos, y mixtos en el simulador practica de laboratorio 2
  7. 7. Figura No.2. Circuito con una asociación de 3 resistencias en serie y voltaje suministrado de 26V Para facilitar el análisis de éste circuito, se realiza otro circuito en donde se representa la resistencia equivalente de la asociación en serie. 𝑅 𝑒𝑞 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 𝑅 𝑒𝑞 = 120Ω + 220Ω + 330Ω 𝑅 𝑒𝑞 = 670Ω Figura No.3. Circuito resultante tras el cálculo de la resistencia equivalente de la asociación. Con base en los anteriores circuitos, construimos la tabla No. 1. En la que se muestra la relación entre voltaje, corriente y resistencia para un circuito conectado en serie. RESISTENCIA R (Ω) DIFERECIA DE POTENCIAL (V) INTENSIDAD DE CORRIENTE I (mA) 𝑅1 120 𝑉1 4.66 𝐼1 38.8 𝑅2 220 𝑉2 8.54 𝐼2 38.8 𝑅3 330 𝑉3 12.8 𝐼3 38.8 𝑅 𝑎𝑏 670 𝑉𝑎𝑏 26 𝐼 𝑎𝑏 38.8 Tabla No. 1. Relación entre la resistencia, el voltaje y la corriente de un circuito con asociación de resistencias en serie. Al analizar los datos presentados en la anterior tabla, se puede verificar lo planteado por la literatura, ya que en primer lugar en una combinación de resistencias en serie, su resistencia equivalente es igual a la suma de las resistencias constituyentes del circuito. Por otro lado, comprobamos también que en éste tipo de circuitos la corriente que circula por el sistema es igual en todos los elementos constitutivos del circuito, esto sucede debido a que la corriente solo tiene
  8. 8. un camino por el cual viajar. Finalmente, la diferencia de potencial que viaja por cada una de las resistencias tiene un valor diferente, debido a que en el circuito sobre todo en las zonas donde se encuentran las resistencias, se presentan caídas de tensión y la suma de estas caídas es igual al voltaje total del circuito. Al comparar estos datos con los presentados en el circuito resultante de la figura No.3. Vemos que la resistencia equivalente es la indicada y que su valor se obtiene tal y como señala la literatura, la corriente que fluye por el circuito es la misma en todos sus elementos y la diferencia de potencial total (suma de las caídas de tensión) equivale al potencial suministrado por la fem. ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO EN PARALELO: Figura No.4. Circuito con una asociación de 3 resistencias en paralelo y voltaje suministrado de 26V Para facilitar el análisis de éste circuito, se realiza otro en donde se representa la resistencia equivalente de la asociación en paralelo. 𝑅 𝑒𝑞 = 1 𝑅1 + 1 𝑅2 + 1 𝑅3 𝑅 𝑒𝑞 = 1 120Ω + 1 220Ω + 1 330Ω 𝑅 𝑒𝑞 = 62.9Ω
  9. 9. Figura No.5. Circuito resultante tras el cálculo de la resistencia equivalente de la asociación. Con base en los datos de los anteriores circuitos, se construye la tabla No.2. la cual representa la relación existente entre la intensidad de corriente, la diferencia de potencial y la resistencia de un circuito con asociaciones en paralelo. RESISTENCIA R (Ω) DIFERECIA DE POTENCIAL (V) INTENSIDAD DE CORRIENTE I (mA) 𝑅1 120 𝑉1 26 𝐼1 217 𝑅2 220 𝑉2 26 𝐼2 118 𝑅3 330 𝑉3 26 𝐼3 78.8 𝑅 𝑎𝑏 670 𝑉𝑎𝑏 26 𝐼 𝑎𝑏 414 Tabla No. 2. Relación entre la resistencia, el voltaje y la corriente de un circuito con asociación de resistencias en paralelo. En los resultados del circuito en paralelo mostrados en la tabla 2, ocurre lo contrario, aquí el voltaje mantiene constante mientras que la corriente varia a medida que varía la resistencia, debido a que el voltaje se mantiene constante en todas las resistencias observamos que corriente aumenta a medida que la resistencia va disminuyendo. Aquí podemos ver que no hay ninguna diferencia de potencial en las resistencias pero al realizar los cálculos y hallar la resistencia total notamos que esta menor que la resistencia de los componentes 𝑹 𝟏 , 𝑹 𝟐, 𝑹 𝟑, esto se debe a la conductancia que es la propiedad inversa a la resistencia, es decir la conductancia facilita el paso de la corriente por lo tanto entre más resistencias tenga un circuito paralelo más fácil cera el paso dela corriente ya que tienes más lugares para circular al mismo tiempo por lo que se reduce su resistencia equivalente por esta razón es menor que toda la resistencia que compone el circuito.
  10. 10. ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO MIXTO Se realiza un circuito constituido por tres resistencias de un circuito mixto, las cuales tienen los siguientes valores: 𝑅1 = 120 , 𝑅2 = 220Ω y 𝑅3 = 3300Ω . FiguraNo.6. Circuitomixto conuna asociaciónde 3 resistencias yvoltaje suministradode 26V Se realizaunsegundo circuitoendonde se representala resistencia equivalente de la asociación del circuito mixto en paralelo 1 𝑅 𝑒𝑞1 = 1 𝑅2 + 1 𝑅3 1 𝑅 𝑒𝑞1 = 1 120Ω + 1 220Ω 𝑅 𝑒𝑞 = 132Ω Figura No.5. Circuito resultante tras el cálculo de la resistencia equivalente 1, de la asociación.
  11. 11. 𝑅 𝑒𝑞2 = 𝑅 𝑒𝑞1 + 𝑅1 𝑅 𝑒𝑞2 = 132Ω + 120Ω 𝑅 𝑒𝑞2 =252 Se realizauna tercera representación de un circuito misto en donde se representa la resistencia equivalente total de la asociación. Figura No.5. Circuito resultante tras el cálculo de la resistencia equivalente 2 o total de la asociación. RESISTENCIA R (Ω) DIFERECIA DE POTENCIAL (V) INTENSIDAD DE CORRIENTE I (mA) 𝑅1 120 𝑉1 26 𝐼1 130 𝑅2 220 𝑉2 26 𝐼2 61.9 𝑅3 330 𝑉3 26 𝐼3 41.3 𝑅 𝑎𝑏 670 𝑉𝑎𝑏 26 𝐼 𝑎𝑏 130 Tabla No. 3. Relación entre la resistencia, el voltaje y la corriente de un circuito mixto con sus respectivas equivalentes En este circuito se evidencia que las resistencias 𝑅2 y 𝑅3 tienen el mismo voltaje y diferente corriente, esto se debe a que se encuentran en paralelo, debido a que este circuito es mixto la resistencia equivalente total es menor a la resistencia de los componentes del circuito gracias a la conductancia que presentan las resistencias en paralelo, y la suma entre estas dos resistencias da como resultado la equivalencia 1 (𝑅 𝑒𝑞1 ) que queda en serie con 𝑅1 y da como resultado la resistencia equivalente total del circuito, mostrándonos así que la intensidad de corriente inicial y
  12. 12. final son la misma, que ninguno de los valores parciales de intensidad, resistencia y potencia podrán ser mayores que los correspondientes valores totales. Si varía la tensión en los extremos de un receptor, varía, en la misma proporción, y cada una de los datos será diferente en cuanto a su intensidad y voltaje en cada uno de las resistencias y su equivalente, la potencia que consume y la corriente que lo atraviesa. Conclusiones  El circuito eléctrico en serie se denota por mantener su intensidad de corriente constante, también por su variación de voltaje y finalmente las resistencias totales siempre serán las mismas que las resistencias que compone el circuito.  El circuito eléctrico en paralelo se denota por mantener el voltaje constante, también por la variación de su intensidad de corriente y finalmente porque sus resistencias totales siempre van hacer menor que las resistencias que componen el circuito.  En un circuito eléctrico mixto (combinación de ambos circuito) se conoce por las variaciones de tanto su intensidad de corriente como su respectivo voltaje, presentando las características de cada uno de sus componentes ya sea en paralelo o en serie.  el circuito que mayor presenta resistencia al paso dela corriente es el circuito en serie, los tres circuitos se caracterizan porque no importa qué clase de circuito ya que siempre el voltaje que entra es el que circula por todo el circuito al igual que la corriente. BIBLIOGRAFÍA Brophy, J. James. 1979. Electrónica fundamental para científicos. Segunda edición. Editorial Reverté. Barcelona, España. Flower, J. Richard. 1994. Electricidad. Principios y aplicaciones. Segunda edición. Editorial Reverté S.A. Barcelona, España. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. 2011. Circuitos de resistencias. Unidad 2. Electricidad y magnetismo. Universidad del Cauca (UNICAUCA, 2016). Potencia eléctrica. Disponible en: http://univirtual.unicauca.edu.co/moodle/file.php/61/capitulo%205/html/potencia%20electrica.htm Zetina, C. Ángel. 2004. Electrónica básica. Segunda edición. Editorial Lumusa. Ciudad de México, México D.F

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