UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

NÚCLEO PEDRO RINCÓN GUTIÉRREZ

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS

                                                    

(Práctica I-II-III)

                                                                                                                       Estudiantes:

Araque Yordy – 18675035

Ontiveros Adrian – 16422431

Márquez Hebert- 18715309

Torrealba Everson – 19540529

Física y Laboratorio II

Ing. Pablo Labrador

Junio del 2012

INTRODUCCIÓN

         El presente informe explica los resultados obtenidos durante el desarrollo de las prácticas de laboratorio. En él se encuentra inmersa las tres (3) primeras prácticas correspondientes al programa de Laboratorio II. Asimismo, las prácticas realizadas fueron: en primer lugar “Simbología. Uso de Instrumentos de Medida. Relación de OHM”.  El objetivo de esta práctica es el manejo de los instrumentos necesarios para la construcción de circuitos eléctricos. Del mismo modo comprender la simbología empleada en el manejo de la física eléctrica. Durante las tres prácticas se utilizó el método de observación en componentes reales y simulados.

         Ahora bien, la segunda práctica corresponde a la “Asociación de Resistores Conectados en serie, Paralelo y mixto”. La finalidad primordial de esta práctica era manejar los distintos resistores según los códigos de colores y su tolerancia en el circuito. Construyéndose así los tres tipos de conexión de resistores: Serie, paralelo y mixto.

         Finalmente, la última práctica hace referencia a las “Leyes de kirchhoff”. El objetivo es comprender el uso de estas leyes, debido al empleo de varias fuentes de voltaje. Durante el trabajo de las prácticas se utilizó el software “electronics workbench EDA” para las experiencias simuladas y el planteamiento de algunos circuitos en el presente informe.

SIMBOLOGÍA. USO DE INSTRUMENTOS DE MEDIDA. LEY DE OHM (Práctica 01)

Tabla de Datos y Resultados:

Ev	Vr	Vd	Vl	It
1.5	0.82	0.76	0.44	2.02
3.0	1.30	0.78	1.10	3.18
4.5	1.71	0.79	1.82	4.32
6.0	2.03	0.79	2.51	5.33
7.5	2.29	0.80	3.03	6.12
9.0	2.51	0.81	3.54	6.86

Muestra de Cálculo y Gráficas:

V=R*I (Relación de OHM)

El uso de R= Dv/dT cuando el elemento no es ohmico

1.- Construir las gráficas V=f (I), para los componentes virtuales y reales de ser posible calcule la pendiente de las graficas obtenidas. ¿Qué magnitud física representa dicha pendiente y cuales son sus unidades?

Ecuación de la pendiente  Y₂-Y₁/X₂-X₁

Gráfica 01 (Resistores)

m= 0-2.51/ 0-6.86

m= 0.36

Gráfica 02 (Diodos)

m= 0-0.81/0-6.86

m= 0.11

Gráfica 03 (Lámparas)

         

m= 0-3.54/0-6.86

m=0.51  

2.-Compare los resultados obtenidos por simulación con los obtenidos en componentes reales ¿Hay diferencias? Justifique y establezca conclusiones

         Comparando los resultados obtenidos se puede decir que se observó valores similares tanto simulados como reales. En aumento del voltaje en el circuito trabajado la lámpara logró encender con un valor de 12V extrayéndose la tabla de valores y las gráficas obtenidas.

3.- Investigue a cerca de: ¿cuales condiciones la relación de OHM no se cumple?

         Esta relación no es aplicable en todos los casos, tiene sus limitaciones:

·  Solo es valida para conductores sólidos 

·  Aplicable solo en corriente continua

·  Es importante tomar en cuenta el calentamiento de los circuitos, ya que varia la temperatura y esa variación altera las propiedades físicas y la resistencia eléctrica.

·  No se cumple en lámparas, rectificadores y amplificadores utilizados en radio y televisión.

ASOCIACIÓN DE RESISTORES CONECTADOS EN SERIE, PARALELO Y MIXTO (Práctica 02)

                                         

Resistores en Serie.

     1.- ¿La corriente que circula por los resistores es la misma?

               La corriente que circula es la misma que marca el amperímetro (616.4 µΩ)

2.- ¿Puede usted relacionar el voltaje de la fuente de poder con la diferencia de potencial V₁, V₂, V₃ a través de R₁, R₂, R₃?

               El voltaje de la fuente de poder  E=12.04 se relaciona con la sumatoria de los voltajes que tiene cada resistor. Matemáticamente se expresaría:

VR₁ + VR₂ + VR₃=V_T

0.596 + 1.166 + 10.28= 12.04

V_T= 12.04

3.- Use el voltímetro para determinar la diferencia de potencial en los extremos de R₁, R₂, R₃?

               Medido con el voltímetro la diferencia potencial de cada uno de los resistores es:

VR₁: 0,596 Vol.

VR₂: 1.166 Vol.

VR₃: 10.28 Vol.

4.- ¿Cuál es la diferencia potencial entregada por la fuente de poder?

               V_E= 12.04 Vol.

5.- ¿Puede relacionar la corriente suministrada por la fuente (I_E) y las corrientes que circulan por los 3 resistores?

               La corriente suministrada por (IT) es la misma en todos los puntos que se mide

IR₁ + IR₂ + IR₃= I_T

6.- ¿Cuáles son los valores de los resistores R₁, R₂, R₃?

R₁= blanco- violeta- marrón-dorado =970Ω

R₂= marrón- blanco- rojo- dorado= 1900Ω

R₃= marrón- violeta- naranja- dorado= 17KΩ

7.- ¿Cálculo de los resistores en base a la corriente y voltaje calculados?

               Relación de OHM:

V=R*I               R=V/I

R₁=VR₁/I             R₂=VR₂/I            R₃=VR₃/I

8.- ¿Valor del resistor remplazado por los tres resistores anteriores?

              

               R=V/I

R_N=   12.04/ 616. 04 x 10^-6

=19544.18 kΩ

Resistores en Paralelo:

1.- ¿La corriente que circula por los resistores es la misma?

               La corriente que circula por cada resistor son distintas por lo tanto cada una varia de acuerdo a su valor ohmico.

2.- Use el voltímetro para determinar la diferencia de potencial en los extremos de R₁, R₂, R₃?

               El resultado que arroja es que el voltaje es igual que el mismote la fuente de poder, por lo tanto:

               V_T=VR₁=VR₂=VR₃

3.- ¿Cuál es la diferencia potencial entregada por la fuente de poder?

               E=12Vol

4.- ¿Puede relacionar la corriente suministrada por la fuente (I_E) y las corrientes que circulan por los 3 resistores?

               Las corrientes que pasan por cada uno de los resistores, es la I_T.

IR₁R₂R₃= I_T= (I/R₁ + I/R₂ + I/R₃)

5.- ¿Cuáles son los valores de los resistores R₁, R₂, R₃?

               Los mismos valores tomados en el experimento anterior (resistores en serie)

6.- ¿Cálculo de los resistores en base a la corriente y voltaje calculados?

               No se puede calcular ya que sus voltajes son los mismos por lo tanto, el circuito pareciera que estos 3 resistores fueran uno solo.

7.- ¿Valor del resistor remplazado por los tres resistores anteriores?

               Es igual al experimento anterior por lo tanto, según la Relación de Ohm

R=V/I

R= 19544.18kΩ

LEYES DE KIRCHHOFF

(Práctica 03)

              

              

R₁= 1Ω

R₂= 2Ω

R₃= 5Ω

E₁= 5V

E₂= 12V

Ramas:

BADE

BE  

BCFE

Nodos:

B. I₁=I₂+I₃      I₁-I₂-1₃=0                  I₃=I₁-I₂

E.  I₂+I₃=I₁     I₂+I₃-I₁=0                  I₃=I₁-I₂

Mallas:

I₁R₁+E₁+ (I₁-I₂) R₂=0

                                                       

1. Usando el voltímetro para calcular AyB; ByC; CyF

·        Voltaje entre AyB es la fuente 5V

·        Voltaje entre ByC es la fuente 12V

·        Voltaje entre CyF es dado por la resistencia

2. Haciendo uso del amperímetro mida las intensidades presentes en el nodo principal.

Cálculo de las intensidades de Corriente

 I₁R₁+ (I₁-I₂) R₂=-E₁

I₁+ (I₃)2=-5      1)                                                                           I₃=I₁-I₂

                                                                                                       I₂=I₁-I₃

 I₂R₃-(I₂-I₁) R₂=-E₂

I₂ (5)-(I₃)2=-12    2)

5(I₁-I₃)-2I₃=-12à 5I₁-5I₃-2I₃= -12

5I₁-7I₃+12= 0 à  I₃= 5I₁+12    3)

                                        7

Despejo 3) en 1)

I₁+ 2(5I₁+ 12) =-5 à  I₁+ 10I₁+24=-5

               7                                7

7I₁+10I₁+24= -35 à I₁=-35-24 = I₁= -3.47 A.

                                            17

I₃=5(-3.47) +12                I₃= -0.76 A

7

I₃= I₁-I₂  à  I₂= I₁-I₃  à  I₂= -3.47 + 0.76

                                             I₂= -2.71 A

3. Considerando la malla ABED calcule el potencial que obtuvo

-I₁R₁- (I₃-I₂) R₂=-E₁

-3.47 (1)- (3.47- 2.71)2= -5

-3.47- 0.76 (2)= -5 à 0=0 La suma de una malla cerrada, su voltaje es igual a cero (0)

4. Malla BCFE

-I₂R₃ + (I₂-I₁) R₂= -E₂

-2.71 (5) + (2.71- 3.47)2 =-12

-13.55 + 0.76 (2)=-12 à -12=-12

Por el principio de Ohm   V= I.R  o I= V/R

                  Además,  la primera ley de Kirchhoff establece que en cualquier nodo la suma de intensidades de corriente es igual a cero.

                  La segunda ley establece que en una malla de trayectoria cerrada la diferencia de potencial es igual a cero.

                 

                  Aplicar la ley de Nodos y Mallas para determinar las corrientes del circuito anexo:

Por Mallas

Malla 01

I₁R₁+ 6 + (I₁-I₂) R₂= 0 à                 I₅=I₁-I₂

1500I₁+ 6 +I₅2200= 0       1)

12+ I₂R₃ + (I₂-I₁) R₂= 0

12+ I₂18000- I₅2200 = 0   2)

I₃R₄+ 4.5 = 0

I₃ (100) = -4.5     3) à   I₃= -45   à I₃= - 0.045A

                                             100

I₄R₅- 0.45 = 0

I₄1000 = 4.5   4)

I₄= 4.5  à 0.0045A

    1000

De la dos (2)

12 + I₂ (18000) = I₁- I₂ (2200)

12 + 18000I₂= 2200I₁

12 + 20200I₂=2200I₁ à I₂= 2200I₁- 12

                                                   20200

5 en 1

1500I₁+ 6 + (I₁-I₂)2200= 0

1500I₁+ 6 + 2200I₁- 2200I₂= 0

3700I₁+ 6 – 2200 (2200I₁-12) = 0

                                   20200

3700I₁ (20200)-2200(2200I₁-12) = -6(20200)

74740000I₁- 4840000I₁= -121200- 26900

69900000I_T-147600

I₁= -0.0021A

I₂= 2200I1-12

20200

I₂= -3.64 x 10^-4

 

CONCLUSIONES

                    

                     A manera de conclusión se podría decir que los objetivos planteados en las tres (3) prácticas fueron alcanzados. Se comprende la utilización de los distintos instrumentos en el montaje de circuitos eléctricos y las relaciones que actúan sobre los mismos. En el manejo del protoboard, una placa de material aislante con perforaciones acomodadas en columnas y filas que permiten la conexión de los elementos del circuito. Durante el aprendizaje del manejo de las Simulaciones, conociendo los distintos símbolos que representa un circuito: lámparas, diodos, resistores, fuentes y otros. En base a la explicación del docente se estructuró el circuito arrojando una tabla de datos de la cual se extrajeron las gráficas V=F (I) (Práctica 01). 

                     Asimismo, los resistores en serie, paralelos y mixtos permitieron conocer la manera en el cual un circuito puede ser conectado. Utilizando el Amperímetro el medidor de la intensidad de corriente conectado en serie y el Voltímetro, el medidor del diferencial potencial se conoció las magnitudes correspondientes. Por otro lado en el manejo de los resistores es útil conocer los llamados “códigos de colores” que permiten detectar la resistencia ohmica.

                     En síntesis, las distintas leyes y relaciones desde la de ohm y kirchhoff, esta última permitió conocer que en el circuito eléctrico la suma de sus corrientes que entran a un nodo es equivalente a la suma algebraica de la corriente que sale del mismo y por lo tanto, la diferencia potencial en cualquier malla es igual a cero. A través del informe se quiso dar a conocer los resultados alcanzados durantes las experiencias en el laboratorio con componentes reales y simulados facilitados por el docente.

                 “Hay una fuerza motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y la energía atómica: la voluntad” Alberth Einstein

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

·        TIPLER, Paúl (2006) “Física” Barcelona España. Editorial Reverté S.A

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