SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJESENA

CURSO VIRTUALELECTRÓNICA : MAGNITUDES, LEYES Y APLICACIONES.

CÓDIGO : 663100

ACTIVIDAD #4LEYES BASICAS EN EL ANALISIS DE CIRCUITOS

DOCENTERAFAEL ANTONIO AVELLA ARENAS

ALUMNOLUIS FERNANDO HURTADO GALLEGO

MANIZALES, FEBRERO DE 2014

1. Calcular la resistencia equivalente, intensidad que circula y la caída de tensión en cada uno delos circuitos en serie siguientes, simule cada uno de los circuitos en el software recomendado ycorrobore sus respuestas:

a)

Solución :Las resistencias están en serie, así que:Rt= R1+R2+R3 R1=R2=R3=10 ΩRt= 10+10+10Rt=30 ΩPor la ley de Ohm sabemos que :I = V / R V= 9 v R = 30 ΩI= 9 v / 30 Ω I = 0,3 A I = 300 mA Rt=V/I=9v/0,3A=30 Ω (verificación)Caídas de tensión.Por la ley de Ohm sabemos que : V = I * RI = 0,3 A En circuito serie, la intensidad es igual para todo el circuito.R1 = 10 Ω V1=0,3 A*10Ω V1 = 3 vR2 = 10 Ω V2=0,3 A*10Ω V2 = 3 vR3 = 10 Ω V3=0,3 A*10Ω V3 = 3 vV = 9 vLa suma de las caídas de tensión es igual a la tensión aplicada. (Ley Kirchoff)

Prueba del circuito en Edison.

b)

Solución :Las resistencias están en serie, así que:Rt= R1+R2+R3 R1=5Ω, R2=10Ω,R3=20 ΩRt= 5+10+20Rt=35 ΩPor la ley de Ohm sabemos que :I = V / R V= 14 v R = 35 ΩI= 14 v / 35 Ω I = 0,4 A I = 400 mA Rt=V/I=14v/0,4A=35 Ω (verificación)Caídas de tensión.Por la ley de Ohm sabemos que : V = I * RI = 0,4 A En circuito serie, la intensidad es igual para todo el circuito.R1 = 5 Ω V1=0,4 A*5Ω V1 = 2 vR2 = 10 Ω V2=0,4 A*10Ω V2 = 4 vR3 = 20 Ω V3=0,4 A*20Ω V3 = 8 vV = 14 vLa suma de las caídas de tensión es igual a la tensión aplicada. (Ley Kirchoff)

Prueba del circuito en Edison.

c)

Solución :Las resistencias están en serie, así que:Rt= R1+R2+R3 R1=5Ω, R2=9Ω,R3=6ΩRt= 5+9+6Rt=20 ΩPor la ley de Ohm sabemos que :I = V / R V= 12 v R = 20 ΩI= 12 v / 20 Ω I = 0,6 A I = 600 mA Rt=V/I=12v/0,6A=20 Ω (verificación)Caídas de tensión.Por la ley de Ohm sabemos que : V = I * RI = 0,6 A En circuito serie, la intensidad es igual para todo el circuito.R1 = 5 Ω V1=0,6 A*5Ω V1 = 3 vR2 = 9 Ω V2=0,6 A*9Ω V2 = 5,4 vR3 = 6 Ω V3=0,6 A*6Ω V3 = 3,6 vV = 12 vLa suma de las caídas de tensión es igual a la tensión aplicada. (Ley Kirchoff)

Prueba del circuito en Edison.

2. Responda. En un circuito en serie:

a. Al aumentar los valores parciales de las resistencias del circuito, ¿Qué ocurre con laresistencia equivalente: aumenta o disminuye?

La resistencia equivalente aumenta al aumentar los valores de las resistencias parcialesya que en un circuito en serie la resistencia equivalente es igual a la suma de todas lasresistencias parciales : Tres (3) resistencias de 10 Ω son equivalentes a una de 30 Ω. Vergráficos siguientes. (b1. Tres resistencias 10 Ω, a. Una resistencia de 30 Ω).

b. La caída de tensión en las resistencias ¿Aumenta o disminuye con su valor óhmico?La caída de tensión o voltaje aumenta al aumentar el valor de la resistencia. En el gráficosiguiente se observa como el valor del voltaje aumentó de 3v a 3.857v al aumentar laresistencia de 10 Ω a 15Ω, pero la suma de las caídas sigue siendo igual al voltajeinducido. Para los demás puntos del circuito donde no se modificó la resistencia, el valordel voltaje disminuyó como compensación. También se puede apreciar en el gráfico (a)que la intensidad de corriente es la misma en todo el circuito serie (300 mA).

3. Calcula la resistencia equivalente, la intensidad total en el circuito y la de cada una de las ramasde los circuitos en paralelo siguientes. Simule cada uno de los circuitos en el softwarerecomendado:

a)

Solución :Las resistencias están en paralelo, así que:Rt= (R1*R2)/(R1+R2) R1=R2=10 ΩRt= (10*10)/(10+10)Rt=5 ΩPor la ley de Ohm sabemos que :I = V / R V= 9 v R = 5 ΩI= 9 v / 5 Ω I = 1,8 A Rt=V/I=9v/1,8A=5 Ω (verificación)Caídas de tensión.La tensión es la misma en todos los puntos del circuito. (Circuito paralelo).Por la ley de Ohm sabemos que : I = V / RV = 9 vR1 = 10 Ω I1=9 v / 10Ω I1 = 0,9 AR2 = 10 Ω I1=9 v / 10Ω I1 = 0,9 AI = 1,8 ALa suma de las intensidades de rama es la intensidad total del circuito. (L.Kirchoff)

Prueba del circuito en Edison.

b)

Solución :Las resistencias están en paralelo, así que:Rt= (R1*R2)/(R1+R2) R1=4 Ω, R2=6 ΩRt= (4*6)/(4+6)Rt=2,4 ΩPor la ley de Ohm sabemos que :I = V / R V= 6 v R = 2,4 ΩI= 6 v / 2,4 Ω I = 2,5 A Rt=V/I=6v/2,5A=2,4 Ω (verificación)Caídas de tensión.La tensión es la misma en todos los puntos del circuito. (Circuito paralelo).Por la ley de Ohm sabemos que : I = V / RV = 6 vR1 = 4 Ω I1=6 v / 4Ω I1 = 1,5 AR2 = 6 Ω I1=6 v / 6Ω I1 = 1 AI = 2,5 ALa suma de las intensidades de rama es la intensidad total del circuito. (L.Kirchoff)

Prueba del circuito en Edison.

c)

Solución :Las resistencias están en paralelo, así que:Rt= (R1*R2)/(R1+R2) R1=6 Ω, R2=3 ΩRt= (6*3)/(6+3)Rt=2 ΩPor la ley de Ohm sabemos que :I = V / R V= 9 v R = 2 ΩI= 9 v / 2 Ω I = 4,5 A Rt=V/I=9v/4,5A=2 Ω (verificación)Caídas de tensión.La tensión es la misma en todos los puntos del circuito. (Circuito paralelo).Por la ley de Ohm sabemos que : I = V / RV = 9 vR1 = 6 Ω I1=9 v / 6Ω I1 = 1,5 AR2 = 3 Ω I1=9 v / 3Ω I1 = 3 AI = 4,5 ALa suma de las intensidades de rama es la intensidad total del circuito. (L.Kirchoff)

Prueba del circuito en Edison.

d)

Solución :Las resistencias están en paralelo, así que:Rt1= (R1*R2)/(R1+R2) R1=6 Ω, R2=6 ΩRt1= (6*6)/(6+6)Rt1=3 ΩRt2= (Rt1*R3)/(Rt1+R3) Rt1=3 Ω, R3=6 ΩRt2= (3*6)/(3+6)Rt2=2 Ω Rt=Rx/#res=6/3=2 Ω(verificación)Por la ley de Ohm sabemos que :I = V / R V= 9 v R = 2 ΩI= 9 v / 2 Ω I = 4,5 ACaidas de tensión.La tensión es la misma en todos los puntos del circuito. (Circuito paralelo).Por la la ley de Ohm sabemos que : I = V / RV = 9 vR1 = 6 Ω I1=9 v / 6Ω I1 = 1,5 AR2 = 6 Ω I2=9 v / 6Ω I1 = 1,5 AR3 = 6 Ω I3=9 v / 6Ω I1 = 1,5 AI1 = 4,5 A Rt=V/I=9v/4,5A=2 Ω (verificación)La suma de las intensidades de rama es la intensidad total del circuito. (L.Kirchoff)

Prueba del circuito en Edison.

e)

Solución :Las resistencias están en paralelo, así que:Rt1= (R1*R2)/(R1+R2) R1=9 Ω, R2=6 ΩRt1= (9*6)/(9+6)Rt1=3,6 ΩRt2= (Rt1*R3)/(Rt1+R3) Rt1=3,6 Ω, R3=3 ΩRt2= (3,6*3)/(3,6+3)Rt2=1,636364 Ω Rt=1/(1/R1+1/R2+1/R3)=1/(1/9+1/6+1/3)=1,6363 (verif.)Por la la ley de Ohm sabemos que :I = V / R V= 27 v R = 1,636364 ΩI= 27 v / 1,636364 Ω I = 16,5 ACaidas de tensión.La tensión es la misma en todos los puntos del circuito. (Circuito paralelo).Por la la ley de Ohm sabemos que : I = V / RV = 27 vR1 = 3 Ω I1=27 v / 3Ω I1 = 9 AR2 = 6 Ω I2=27 v / 6Ω I1 = 4,5 AR3 = 9 Ω I3=27 v / 9Ω I1 = 3 AI1 = 4,5 A Rt=V/I=27v/16,5A=1,636364 Ω(verific.)La suma de las intensidades de rama es la intensidad total del circuito. (L.Kirchoff)

Prueba del circuito en Edison.

4. Responda:

a) Cuantas más resistencias tenemos en paralelo en nuestro circuito, la resistenciaequivalente ¿Aumenta o disminuye?

Al tener más resistencias en un circuito paralelo la resistencia equivalente es menor comose puede apreciar en el punto (d) de la página nueve (9) en el que hay tres (3)resistencias de 6 Ω y con la fórmula de simplificación se reemplazaron por dos (2): una de6 Ω, otra de 3 Ω (menor). La intensidad de corriente resultante en el reemplazo fue lamisma en ambos casos:3A, como se puede apreciar en el siguiente gráfico.

b) La resistencia equivalente de una instalación en paralelo ¿Es mayor, menor o igual ala más baja de las instaladas?

La resistencia equivalente en un circuito en paralelo es menor a la más baja de lasresistencias instaladas según se pudo observar experimentalmente en todos los ejerciciosdel (a) al (e ) para todos los circuitos en paralelo.

c) Cuanto mayor sea el número de resistencias en un mismo circuito, ¿La intensidad totalque circula será mayor o menor ?.

Para un circuito serie la intensidad total del circuito es la misma en todos los puntos del mismosegún quedó demostrado experimentalmente en el punto (b) de la página cinco (5), pero sedisminuye al aumentar el número de resistencias. (Ver notas explicativas siguiente página).

Para un circuito paralelo la intensidad del circuito aumenta cuanto mayor sea el número deresistencias como se pudo observar experimentalmente tomando el gráfico del punto (d) de lapágina 9 y agregándole más resistencias, con lo cual su intensidad total pasó de 4,5A a 10A comose puede observar en el siguiente gráfico. La intensidad en un circuito paralelo puede variar encada rama del mismo. (Ver notas explicativas siguiente página).

Para entender la razón del porque la intensidad total del circuito serie o paralelo disminuye oaumenta respectivamente según se agreguen resistencias, se me ocurre en este momento que sepuede comparar con la vías de comunicación que tiene un país y por las cuales puede llevarse susproductos hacia una gran zona portuaria en el mar para su exportación.

El caso del circuito paralelo equivaldría cuando en el país existen muchas vías (ramales) queconducen a la zona portuaria y muchos camiones se pueden dirigir por distintas rutas a los centrosde acopio (receptores) en pueblos o ciudades con lo cual la velocidad del flujo de camiones quellegan al puerto es alta o aumenta. A mayor cantidad de rutas (ramales) y centros de acopio(receptores) mayor la velocidad de flujo. En cambio en el caso del circuito serie equivaldría al queen el país solo existe una vía que conduce al mar y los camiones deben entrar y cargar de maneraconsecutiva en cada uno de los centros de acopio en pueblos o ciudades con lo cual la velocidaddel flujo de camiones que llegan al puerto es baja o disminuye. Más centros de acopio(receptores), menos velocidad de flujo.

También puedo pensar en una analogía para entender el funcionamiento de la caídas de tensiónen un circuito serie o paralelo asociándolo con el transporte y filtrado de varios tipos de materialpor bandas transportadoras hacia un bodega central.

En el caso del circuito serie pensaríamos por ejemplo que los distintos tipos de material debenpasar consecutivamente por múltiples filtros (resistencias), siendo más difícil el paso por aquellosen lo que se selecciona material más fino/menudo, presentando así mayor resistencia (o caída detensión) que para otros tipos de material. La cantidad de material que se despacha al inicio delciclo es la misma cantidad que va a llegar finalmente a la bodega central. Si para el mismo caso setienen habilitados distintos ramales dependiendo del material que se debe transportar/filtrar yademás en cada ramal se instala el filtro correspondiente al material que va a arribando, lacantidad de material que se procesa por cada ramal es la mismo (a una velocidad constante alta obaja). La cantidad de material que se despacha al inicio del ciclo es la misma cantidad que va allegar finalmente a la bodega central.

Así mismo para entender la razón del porque la resistencia equivalente del circuito serie o paraleloaumenta o disminuye respectivamente según se agreguen resistencias, se puede comparar con lacantidad de peajes o retenes en una carretera de un punto A un punto B.

El caso del circuito serie equivaldría al caso en el que en la carretera existan muchos peajes y/oretenes y una sola vía de circulación, con lo cual el tiempo de traslado de los vehículos (resistenciaparcial) aumenta, incluso en el caso de que todos o muchos de esos peajes o retenes seconviertan en uno (resistencia equivalente). El caso del circuito paralelo se da cuando en lacarretera existan muchos peajes o retenes (resistencias parciales) pero a su vez existen otras víasdistintas (a su vez con peajes y/o retenes) con lo cual el tiempo (resistencia total) de traslado deun vehículo disminuye proporcionalmente.