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7/31/2019 78521086 Informe Electromagnetismo 3 Leyes de Kirchoff
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Universidad de Nario - Extensin Ipiales
Practica de Electromagnetismo
Informe Nro.
3
Tema: Leyes De Kirchhoff
Profesor: Andrs Calvache Integrantes:
Burgos, Juan Manuel 29153225 Fuelagan Mauricio Chamorro Cabrera, Dany 29153225 Fuertes Juan Carlos
Turno de Practica: Sbado 10 : 30 am - 3 pm Carrera: Ingeniera Civil E-mail: [email protected], [email protected],
Semestre B de 2010
mailto:[email protected]:[email protected]7/31/2019 78521086 Informe Electromagnetismo 3 Leyes de Kirchoff
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INTRODUCCION
Con el siguiente informe logramos poner en prctica lo relacionadocon las leyes de Kirchhoff analizando circuitos con resistores enparalelo y serie planteado por cada grupo de trabajo o mesa, con el
cual realizamos los anlisis a cada uno de estos obteniendo, losvalores tericos y experimentales.
OBJETIVO GENERAL
Comprobar y analizar experimentalmente las leyes de Kirchhoff encircuitos resistivos.
OBJETIVOS ESPECFICOS
Hallar una relacin entre la suma de voltajes en elementospasivos en serie y el voltaje de los elementos activos delcircuito.
Efectuar el montaje de los circuitos y verificar sufuncionamiento de acuerdo a lo planeado.
Probar experimentalmente que el valor nominal (terico) suelevariar con respecto al valor real (medido con el multmetro).
Ilustrar correctamente el diseo de un circuito y con base a estehacer el montaje.
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INSTRUMENTOS UTILIZADOS
Resistencias (1 K, 2.2 K, 3.3 K, 4.7 K y de 330, 470,
820 ): Es un material formado por carbn y otros elementosresistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone alpaso de la corriente. La corriente mxima en un resistor vienecondicionado por la mxima potencia que puede disipar sucuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partirdel dimetro sin que sea necesaria otra indicacin. Los valoresms corrientes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.
Protoboard: Es una placa de uso genrico reutilizable osemipermanente, usado para construir prototipos de circuitoselectrnicos con o sin soldadura. Normalmente se utilizan para larealizacin de pruebas experimentales. Adems de los protoboardplsticos, libres de soldadura, tambin existen en el mercado otrosmodelos de placas de prueba.
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Vatiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vatiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vatiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Vatiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vatiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Vatio7/31/2019 78521086 Informe Electromagnetismo 3 Leyes de Kirchoff
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Fuente de voltaje: Una fuente de voltaje variable con el LM317T esuna fuente de voltaje ideal para personas que necesitan una salidade voltaje variable (1.5 V a 15.0 Voltios) con capacidad de entregade corriente continua de hasta de 1.5 Amperios.
Multmetro: Un multmetro, tambin denominado polmetro,tester o multitester, es un instrumento de medicin que ofrecela posibilidad de medir distintos parmetros elctricos ymagnitudes en el mismo dispositivo. Las funciones mscomunes son las de voltmetro, ampermetro y hmetro.
Cable: Se llama cable a un conductor (generalmente cobre) oconjunto de ellos generalmente recubierto de un materialaislante o protector. Los cables cuyo propsito es conducirelectricidad, se fabrican generalmente de cobre, debido a laexcelente conductividad de este material, o de aluminio queaunque posee menor conductividad es ms econmico.
http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitudhttp://es.wikipedia.org/wiki/Volt%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93hmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitudhttp://es.wikipedia.org/wiki/Volt%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93hmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio7/31/2019 78521086 Informe Electromagnetismo 3 Leyes de Kirchoff
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Interruptor: dispositivo utilizado para desviar o interrumpir el
curso de una corriente elctrica. En el mundo moderno lasaplicaciones son innumerables, van desde un simple interruptorque apaga o enciente un bombillo, hasta un complicadoselector de transferencia automtico de mltiples capascontrolado por computadora. Su expresin ms sencilla consisteen dos contactos de metal inoxidable y el actuante. Loscontactos, normalmente separados, se unen para permitir quela corriente circule. El actuante es la parte mvil que en una desus posiciones hace presin sobre los contactos paramantenerlos unidos.
Potencimetro: Resistor cuyo valor de resistencia es variable.
De esta manera, indirectamente, se puede controlar laintensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta
en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie
para esta prctica usamos un potencimetros rotatorios que se
controla girando su eje. Son los ms habituales pues son de
larga duracin y ocupan poco espacio, el usuario acciona sobre
ellos para variar los parmetros normales de funcionamiento.
Por ejemplo, el volumen de una radio.
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PROCEDIMIENTO
En primer lugar se identifico la magnitud real y nominal de cada unade las resistencias, teniendo los valores que se ilustran en la siguientetabla para el valor nominal:
Tabla 1.VALORES NOMINALES DE UNA RESISTENCIA
COLOR1ra
BANDA2da
BANDAMULTIPLICAD
ORNegro 0 0 100
Caf 1 1 101
Rojo 2 2 102
Naranja 3 3 103
Amarillo 4 4 104
Verde 5 5 105
Azul 6 6 106
Violeta 7 7 107
Gris 8 8 108
Blanco 9 9 109
Dorado Tolerancia del 5%Platead
o Tolerancia del 10%
Tabla No 2. Valores Reales de Cada Resistencia
VALORES NOMINALES Y REALES DE UNA
RESISTENCIA
COLORVr
NOMINALVr
REAL
Rojo Rojo Rojo 2,2 k2,16k
Rojo Rojo Rojo 2,2 k2,17k
Amarillo Violeta Rojo 4.7 k4.63k
Amarillo Violeta Caf 470 467
Caf Negro Rojo 1 k 984 Caf Negro Rojo 1 k 978
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Naranja Naranja Caf 330 318 Gris Rojo Caf 820 k 833
Naranja Naranja Rojo 3.3 k3.27k
Figura 1.
Para calcular la corriente (I) se la calcula con la siguiente frmula:
Y para el voltaje en cada resistencia con la formula:
Primera parte (15v y 5%)
mAI 349.1=
Segunda parte (15v y 20%)
mAI 559.1=
Se clculo mediante la ley de voltajes de Kirchhoff, los valores
nominales de corriente (I), voltaje (v), posteriormente se leyeron esos
valores con ayuda del multmetro para consignarlos en la Tabla No 1.
Segundo circuito
Se armo el segundo circuito esquematizado de la siguiente manera:
Figura 2.
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Para el anlisis de este circuito es necesario encontrar primero las
sumas de las resistencias que estn en paralelo de la siguiente
manera:
(R2+R3)
32
3*2
RR
RRRx
+=
=+
= 76.298470820
470*820Rx
(R5+R6+R7)
65
6*5
RR
RRRy
+=
=+
= kRy 776.02.22.1
2.2*2.1
=+
= kRRy
RRyRz 63.0
7
7*
Por lo tanto:
mAI 273.2=
Con estos datos ya podemos hacer el anlisis de este circuito para
posteriormente medir los valores con el multimetro y completar la
tabla 1.
Los valores encontrados en los puntos 3, 4, 5, 6.3, 6.4, 6.5, 7, 9 y 10se muestran en la siguiente tabla:
Tabla 1
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PuntoAjuste
Pot RacVfuente
(v) I fuente V1 V2 V3 V4 V5 Suma V
2
5% 15
------------- 0,440,63
4 1,112,8
1 ------------- 14,984
4 ------------- 0,46 0,66 1,13
12,7
1 ------------- 14,960
51,349mA -------------
6,2
20% 15
-------------0,51
40,73
21,27
812,474 ------------- 14.998
6,4 -------------0,53
00,76
01,31
012,360 ------------- 14,960
6,51,559mA -------------
7
15
-------------0,71
10,66
42,15
61,35
5 10,133 14,999
9 ------------- -------------0,71
00,64
02,14
0 1.39 10,020 14,900
10 -------------2.273mA
Cuestionario
1. El porcentaje de variacin en cada voltaje se muestra en la siguientetabla:
Tabla 2.
Voltaje Nominal RealError%
V1 0,44 0,46 4,55
V2 0,634 0,66 4,10
V3 1,1 1,13 2,73V4 12,81 12,71 0,78
2. La diferencia puede darse por la variacin entre el valor real y el nominalde la resistencia, tambin podra darse debido a un error en la calibracin
del potencimetro
3. EL porcentaje de variacin se registran en la siguiente tabla:
Voltaje Nominal Real Error %
V1 0,711 0,710 0,14V2 0,664 0,640 3,61
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V3 2,156 2,140 0,74
V4 1,355 1,390 2,58
V5 10,133 10,020 1,12
4. al hacer el cambio del ajuste del potencimetro se produjeron cambiosen los voltajes debido a que el potencimetro se comporta como una
resistencia, si la resistencia en este disminuye el voltaje en las dems
resistencias del circuito aumentan su valor o viceversa.
5. Para que los valores de los voltajes en teora sean los mismos que losobtenidos en los laboratorios debe darse que los valores nominales de las
resistencias sean iguales a los reales es decir no presenten variacin,
adems el voltaje generado por la fuente debe ser bien calibrado.
CONCLUSIONES
Se comprueban las leyes de kirchhorff y
Esta prctica nos deja ms conocimiento, acerca de las leyes de kirchhorff
Nos hemos relacionado con dos nuevos elementos como lo son el potencimetro
y el interruptor que mediante esta practica nos ha ayudado a aumentar nuestros
conocimientos acerca de los circuitos.
Con relacin a los equipos de medicin sabemos que los elementos y equipos en
la extensin de Ipiales no estn en buen estado, pero hemos buscado la forma de
realizar la practica en la sede central ya que como lo cual podra hacer una
pequea colaboracin entre los estudiante para poder comprar equipos demedicin ms precisos(digitales). Los cuales facilitaran las mediciones.
De este laboratorio logramos corroborar que en un circuitoconectado o configurado en serie la corriente se mantiene mientrasque el voltaje se ve afectado, disminuye, por las resistenciasencontradas en dicho circuito, esta disminucin depende de lamagnitud de las resistencias, es decir, a mayor resistencia mayorvoltaje absorbido pues estas actan como un elemento que absorbevoltaje de la fuente.
Se comprob correctamente que las formulas son adecuadas ygracias a esto los valores encontrados estn muy cercanas a lostericos.
Hemos reforzado como medir corriente en un circuito, lo que se haceen forma paralela, es decir, se corta el circuito y se mide con elmultimetro los polos expuestos empezando con una escala de 10amperios y bajndola segn la lectura para no quemar el instrumentode medicin.
Se pudo comprobar que si hay un adecuado montaje se obtienenerrores pequeos, adems que hay que ser muy preciso al colocar el
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valor de la fuente del voltaje porque de esto depende la variacin enlos otros valores medidos.
A pesar de que hay un error del 2.702% podemos decir que losprocedimientos en el laboratorio se siguieron correctamente,
puesto que la mayora de los errores no son significativos y lasformulas de la ley de Ohm, ley de kirchhorff y condiciones delos circuitos en serie se aplicaron correctamente.
Es importante saber distinguir entre los valores nominales y losvalores reales tanto de las resistencias como la de los voltajes qse generan por la fuente de corriente, esto con el fin de calcularcorrectamente los datos adems de poder corroborar los datosexperimentales.
ACTIVIDAD NUMERO DOS
OBJETIVO GENERAL
Analizar y comprobar experimentalmente el concepto de corriente,voltaje, potencia.
OBJETIVOS ESPECFICOS
Determinar las unidades de corriente, voltaje, potencia que semiden en el multimetro.
Comprobar experimentalmente la distribucin del voltaje ycorriente en un circuito en serie y en paralelo.
Analizar el comportamiento de los resistores con respecto a lavariacin de voltaje.
Probar experimentalmente que el valor nominal (medido con elmultimetro) no es el mismo que el valor real (terico).
Ilustrar correctamente el diseo de un circuito y con base a estehacer el montaje.
Verificar el cumplimiento de la ley de corriente de Kirchhoff.
Hallar una relacin entre las corrientes incidentes en un nodo
de una red o circuito elctrico. Efectuar el montaje de los circuitos y verificar su
funcionamiento de acuerdo a lo planteado.
Manejar correctamente elementos como el potencimetro(resistor variable) y el interruptor.
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INSTRUMENTOS UTILIZADOS
Resistencias (1, 2.2, 10 K):
La resistencia elctrica de un objeto es una medida de suoposicin al paso de una corriente. Descubierta por GeorgeOhm en 1827, la resistencia elctrica tiene un parecidoconceptual a la friccin en la fsica mecnica. La unidad de laresistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio(). Para su medicin en la prctica existen diversos mtodos,entre los que se encuentra el uso de un ohmmetro.
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DESCRIPCIN DE LA EXPERIENCIA
En primer lugar se identifico la magnitud real y nominal de cada una
de las resistencias, teniendo los valores que se ilustran en la siguientetabla para el valor nominal:
Tabla 1.
Con respecto a los valores anteriores, se comparo con la tabla y conlos valores medidos con el multimetro, el error relativo porcentualdado por la siguiente frmula:
Todos estos datos se consignan en la siguiente tabla:
Tabla 2.
Color de bandasde la resistencia
Valorreal
Valornominal
R1 Marrn-negro-marrn-dorado
99.2 100 0.8
R2 Rojo-rojo-marrn-dorado
220 220 0.0
R3 Marrn -rojo-marrn-dorado
120 120.5 0.4
R4 Violeta-verde-marrn-dorado
750 804 7.2
R5 Naranja-naranja-
marrn-dorado
330 333 0.9
R6 Verde-azul-marrn- 560 549 1.9
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dorado 6R7 Amarillo-violeta-
marrn-dorado470 469 0.2
Como no hay resistencia disponible de 110 se utiliza el
potencimetro (resistencia variable) ajustada al valor de la resistenciaque falta (110 ).
Con las anteriores resistencias se realiza el diseo, el clculo y el
montaje de dos circuitos.
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Primer circuito
Se tiene el diseo determinado de la siguiente manera:
Figura 1.
Se utiliza la ley de corrientes de Kirchhoff para encontrar el valornominal de los voltajes y corrientes en cada uno de los resistores dela siguiente manera:
Aplicando la suma de resistencias en paralelo se tiene:
R2+R5
R4+R7
R4+R7+R6
Se clculo mediante las formulas de ley de kirchhoff los valores
nominales de corriente (I) correspondiente al circuito; voltaje (v), y
potencia (P); para cada uno de los resistores. El calculo se desarrollo
de la siguiente manera:
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Posteriormente se leyeron esos valores con ayuda del multimetro
para consignarlos en la siguiente tabla:
Tabla 3.
MagnitudValor nominal
(terico)
Valor real(medido con
elmultimetro)
R2+R5 132 129.3 2.05R4+R6+R7 190.59 182.6 4.19
I 30.66mA 31.1mA 1.443.066v 3.08v 0.464.0471v 4.10v 1.313.6792v 3.68v 0.02
5.8435v 6.01v 2.854.0471v 4.10v 1.315.8435v 6.01v 2.855.8435v 6.01v 2.853.3726v 3.20v 5.12
V2+v5 4.0471v 4.10v 1.31V4+v6+v7 5.8435v 6.01v 2.85
Potencimetro 10A 9.01A 9.99I1 30.66mA 31.1mA 1.44I2 18.4mA 18.7mA 1.63
I3 30.66mA 31.1mA 1.44I4 7.79mA 7.7mA 1.16I5 12.26mA 12.3mA 0.33I6 10.43mA 10.62mA 1.82I7 12.43mA 12.42mA 0.08I8 30.66mA 31.1mA 1.44
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Segundo circuito
Se tiene el diseo determinado de la siguiente manera:
Figura 2.
Se utiliza la ley de corrientes de Kirchhoff para encontrar el valornominal de los voltajes y corrientes en cada uno de los resistores dela siguiente manera:
Aplicando la suma de resistencias en paralelo se tiene:
R2+R3
R2+R3+R4
Se clculo mediante las formulas de ley de kirchhoff los valores
nominales de corriente (I) correspondiente al circuito; voltaje (v), y
potencia (P); para cada uno de los resistores. El clculo se desarrollo
de la siguiente manera:
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Posteriormente se leyeron esos valores con ayuda del multimetro
para consignarlos en la siguiente tabla:
Tabla 3.
MagnitudValor nominal
(terico)
Valor real(medido con
elmultimetro)
R1 100 99.2 0.80R2 220 220 0.00R3 110 Potencimetro ---------R4 330 333 0.91R5 120 120.5 0.42
R2+R3+R4 56.6 5.67I 71.43mA 73.2mA 2.48
7.1430v 7.19v 0.664.2858v 4.33v 1.034.2858v 4.33v 1.03
4.2858v 4.33v 1.038.5716v 8.59v 0.21
v2+v3+v4 4.2858v 4.33v 1.03Potencimetro 10A 9.01A 9.99
I1 71.43mA 71.43mA 0.00I2 19.47mA 19.4mA 0.36I3 38.93mA 40.3mA 3.52I4 12.98mA 12.61mA 2.85I5 71.43mA 73.2mA 2.48
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CUESTIONARIO
1. Compare los valores de corrientes obtenidos en el punto 2 con los
medidos en el punto 4, calcule el porcentaje de variacin de cada uno
as:
Los datos pedidos se presentan en la siguiente tabla:
Corrientescalculadas en el
punto 2
Corrientes medidasen el punto 4
30.66mA 31.1mA 1.4418.4mA 18.7mA 1.63
30.66mA 31.1mA 1.447.79mA 7.7mA 1.16
12.26mA 12.3mA 0.3310.43mA 10.62mA 1.8212.43mA 12.42mA 0.08
30.66mA 31.1mA 1.44
2. Cmo se explica la existencia de diferencias entre los valores
calculados y los medidos?
Rta/ los valores calculados estn hechos dentro de un diseo con
valores nominales (tericos) mientras que el montaje de dicho
circuito esta hacho con elementos que tienen valores reales
(diferentes para cada elemento que no siempre son los mismos
nominales, generalmente aproximados a estos). Los montajes en el
laboratorio estn afectados siempre por factores tales como latemperatura, las conducciones elctricas y magnticas, la humedad,
etc. que producen una variacin en las propiedades de los
componentes (resistencias, potencimetro, multimetro, etc.) del
circuito.
3. Compare los valores de voltaje obtenido en el punto 6 con los
medidos en el punto 8, calcule el porcentaje de variacin de cada
uno.
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Los datos pedidos se presentan en la siguiente tabla:
Magnitud Voltajesobtenidos
en el punto6
Voltajesmedidos en el
punto 8
I1 71.43mA 71.43mA 0.00I2 19.47mA 19.4mA 0.36I3 38.93mA 40.3mA 3.52I4 12.98mA 12.61mA 2.85I5 71.43mA 73.2mA 2.48
4. Cmo se relaciona la resistencia de los elementos conectados en
paralelo con la corriente que los atraviesa?
Rta/ en los circuitos en paralelo, la corriente es particular para cada
resistencia y por el contrario el voltaje es igual en todo el circuito. La
corriente es inversamente proporcional al valor de la resistencia; es
decir cuando el valor de la resistencia es grande el valor de la
corriente es pequeo y viceversa. Puesto que entre mayor oposicin
presente el elemento a la corriente le va a costar ms trabajo pasar
por ah.
5. Si la relacin entre los valores de los resistores conectados en
paralelo es 1:2:3, Cmo es la relacin matemtica de esta
correlacin?
Rta/teniendo en cuenta que la corriente es igual al voltaje dividido
entre la resistencia, se puede afirmar que a mayor resistencia menor
corriente. Si se quiere que la corriente en R3 sea el doble que la de
R2 y el triple que la R4, se tiene que hacer variar o mejor colocar las
resistencias de acuerdo a lo requerido, cumpliendo que la R3 sea la
menor de las resistencias, seguida de por R2 y por ltimo la mayor de
las resistencias ser R4.
CONCLUSIONES
De este laboratorio logramos corroborar que en un circuitoconectado o configurado en serie la corriente se mantiene mientrasque el voltaje se ve afectado, disminuye, por las resistenciasencontradas en dicho circuito, esta disminucin depende de la
magnitud de las resistencias, es decir, a mayor resistencia mayor
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voltaje absorbido pues estas actan como un elemento que absorbevoltaje de la fuente
Hemos reforzado como medir corriente en un circuito, lo que se haceen forma paralela, es decir, se corta el circuito y se mide con elmultimetro los polos expuestos empezando con una escala de 10amperes y bajndola segn la lectura para no quemar el instrumentode medicin.
A pesar de que hay un error del 2.702% podemos decir que losprocedimientos en el laboratorio se siguieron correctamente, puestoque la mayora de los errores no son significativos y las formulas de laley de Ohm, ley de kirchorff y condiciones de los circuitos en serie seaplicaron correctamente.
Es importante saber distinguir entre los valores nominales y losvalores reales tanto de las resistencias como la de los voltajes q segeneran por la fuente de corriente, esto con el fin de calcularcorrectamente los datos adems de poder corroborar los datosexperimentales.
El uso del potencimetro hace que los voltajes en algunasresistencias sea muy alto y por esto las resistencias se calientanmucho.