UNIVERSIDAD DE BOGOTÁ JORGE TADEO LOZANO

INFORME DE LABORATORIO No. 3 – RESISTENCIAS Y CIRCUITOS ELÉCTRICOS

WILKEN RODRIGUEZ – FÍSICA II – GRUPO 006

Erika María Guarín Forero, Angie Daniela Ortiz, Laura Carolina Prasca, Daniel Castillo

1. Objetivos

1.1. Aplicar conocimientos teóricos básicos vistos en clase en la práctica de laboratorio.

1.2. Comparar los valores teóricos realizados previamente con los valores experimentales obtenidos en la práctica.

1.3. Diferenciar un circuito en serie, del paralelo por medio de las características propias de cada uno.

1.4. Identificar el valor de cada resistencia por medio del código de colores y el ohmímetro.

2. Introducción

Para empezar, vale la pena diferenciar y conceptualizar los temas importantes que se vieron y se aplicaron en la práctica.

La relación entre voltaje, corriente y resistencia se resume en la ley de Ohm. Esta ley expresa que la intensidad de corriente es directamente proporcional al voltaje a través del circuito y es inversamente proporcional a la resistencia del circuito. El lenguaje matemático nos ayuda a expresarla con precisión: V=RI

La corriente es el flujo de carga eléctrica que circula a través de un material por unidad de tiempo. Por otro lado el voltaje es la magnitud física que, en un circuito eléctrico, impulsa a los electrones a lo largo de un conductor. Es decir, conduce la energía eléctrica con mayor o menor intensidad.

La resistencia se refiere a la propiedad que posee un material para oponerse al paso de electrones a través de él. Por último la potencia eléctrica es la razón de conversión de la energía eléctrica en otras formas de energía. Es igual al producto de la corriente por el voltaje.

Es importante mencionar que la ley de Ohm es una relación válida solamente para ciertos materiales. Los que la obedecen se conocen como óhmicos. En los materiales no Óhmicos, la resistencia depende de la corriente, de modo que el voltaje no es proporcional a la corriente, como es el caso de los semiconductores. Por lo tanto, la ley de Ohm no es una ley fundamental de la materia como las leyes de Newton, sino que es una descripción empírica de una propiedad que comparten muchos materiales.

3. Marco teórico

Una resistencia eléctrica corresponde a la medida de oposición que presenta la corriente eléctrica. Este valor es dependiente del tipo de material, longitud y temperatura del conductor. La unidad de medida es el ohmio (Ω).Los resistores, hacen referencia a los dispositivos diseñados para introducir una resistencia eléctrica entre dos puntos de un circuito. La resistencia de un resistor puede medirse por medio del código de colores (figura 1), es una manera práctica y sencilla de realizarlo. -“La resistencia eléctrica es la oposición que presenta un conductor al paso de la corriente o flujo de electrones”-(Tomado de Física General. Héctor Pérez Montiel. Publicación CULTURAL. Pág. 412.) En otras palabras puede definirse la resistencia eléctrica como la dificultad (ya sea mayor o menor) que presentan los materiales conductores al paso de la corriente eléctrica.

Cabe resaltar que la corriente eléctrica circula con mayor facilidad en un material llamado metal, por esta razón su uso es muy frecuente en la construcción de circuitos eléctricos (transmiten energía eléctrica), es decir, el metal es un conductor. Por otra parte, existen también aquellos materiales como la madera, el plástico, el vidrio, la porcelana, el corcho y la seda que presentan dificultad pata transportar esta energía, es decir, inhiben el paso de corriente y por ello reciben el nombre de aislantes o dieléctricos.

Figura 1. Código de colores de los resistores.

Las resistencias participan en la composición de los circuitos, éstos se definen como una red eléctrica que contiene al menos una trayectoria cerrada, los circuitos que contienen dos o más cargas se denominan circuitos con cargas múltiples. Estos circuitos pueden estar ubicados en serie, paralelo o serie-paralelo (mixto).

Circuito en serie: Contiene dos o más cargas, pero solamente una trayectoria de la corriente que circula desde la fuente de voltaje, a través de la carga, y regresa a la fuente. La figura 2 es un ejemplo.

Circuitos en paralelo: Son circuitos de carga múltiple que tienen más de una

trayectoria para la corriente. Cada diferente trayectoria para la corriente se llama rama. Cada rama tiene su propia carga y cada rama es independiente de todas las demás. La corriente y la potencia en una rama no dependen de la corriente, resistencia o potencia de las otras ramas. En circuito de la figura 3 tiene tres ramas y la corriente de la batería se divide en tres ramas.

Circuitos mixtos: Son circuitos que combinan circuitos en serie y paralelo. Por ejemplo se pueden conectar tres resistencias como se ve en la figura 4 a (un circuito paralelo con R2 y R3 en serie con R1). Pero también se pueden conectar en serie R1 y R2, para luego conectar R3 en paralelo con el conjunto (Figura 5 a).

Figura 2. Circuito en serie. Solamente hay una trayectoria para la corriente.

Figura 3. Circuito en paralelo. Aquí hay más de una trayectoria para la corriente.

Los circuitos mixtos se resuelven calculando las resistencias equivalentes de los circuitos parciales, por ejemplo, R23, equivale a la combinación de R2 y R3 (figura 4b). O R12 equivalente a la combinación de R1 y R2 (figura 4b). Posteriormente se puede calcular la resistencia equivalente a todo el circuito.

Pero no siempre es sencillo resolver un circuito reduciéndolo a una resistencia equivalente con una fuente. Cuando esto sucede es conveniente recurrir a las leyes de Kirchhoff.

Primera ley: “La corriente eléctrica que fluye hacía un nodo debe ser cero”, es decir, la corriente que fluye hacía un nodo debe ser idéntico al que sale de él.

Segunda ley: “la suma algebraica de las fem siguiendo cualquier circuito cerrado de una red debe ser igual a la suma algebraica de las caídas de potencial (caídas IR) en el mismo circuito cerrado”

4. Diseño experimentalPROCEDIMIENTO:

Tener en cuenta las resistencias que se van a emplear Utilizar una protoboard para hacer el montaje del circuito Posteriormente se toma un multímetro para medir la corriente, el voltaje y el valor

real de las resistencias que se están utilizando Tomar evidencias de los datos obtenidos y compararlos con los teóricos Simular en worbench el circuito que se planteo

Figura 5. Posibles formas de conectar tres consumidores. a) Circuito completo b) Circuito convertido en círculos simples c) Circuito equivalente

Figura 6. El circuito mixto de la figura 5 a y 5b convertido en circuitos simples.

5. Análisis y resultados

FOTOS DEL QUE HICIMOS ANTES Y AL LADO PANTALLAZOS DEL REAL, FOTOS DE LO QUE HICIMOS EN LA PRÁCTICA

Simulación en Workbench circuito paralelo

Teórico

Real

COMPROBACION CIRCUITO PARALELO

TEORICO

COMPROBACION CIRCUITO PARALELO

REAL

Circuito en serie teorico

Circuito en serie real

Evidencias de los datos arrojados por el multímetro tanto en circuito en serie como en paralelo y el circuito realizado

Voltajes obtenidos de las resistencias para paralelo

Voltaje real del circuito paralelo

Valor real corriente en paralelo

Valor real corriente serie

Voltajes obtenidos por las resistencias en ser

Voltaje real del circuito serie

Valor real de las resistencias circuito serie

5.1. Resultados obtenidos

5.1.1. Serie

MEDICIÓN VALOR TEÓRICO VALOR REALResistencia 1 (Ohmios) 510 515Resistencia 2(Ohmios) 560 553Resistencia 3(Ohmios) 1000 992Resistencia 4 (Ohmios) 510 507Resistencia 5(Ohmios) 470 472Potencia en la fuente(W) 0.033 0.036Potencia 1 (MW) 5.445 6.08Potencia 2(MW) 6.098 6.57Potencia 3 (MW) 0.0108 0.011Potencia 4(MW) 5.445 5.98Potencia 5 (MW) 5.118 5.57Corriente 3,3E-3 3.44E-3Voltaje 1 1.65 1.77Voltaje 2 1.848 1.91Voltaje 3 3.3 3.41Voltaje 4 1.65 1.74Voltaje 5 1.55 1.62

5.1.2. Paralelo

MEDICIÓN VALOR TEÓRICO VALOR REALResistencia 1 (Ohmios) 2000 1999Resistencia 2(Ohmios) 5000 5000Resistencia 3(Ohmios) 10000 9980Resistencia Equivalente 1250 1248Voltaje 10 10,49Potencia en la fuente(MW) 80 87,3817Potencia 1 (MW) 50 54,2333Potencia 2(MW) 20 21,7143Potencia 3 (MW) 10 10,9096Corriente 1 (i 1, MA) 5 5,17Corriente 2 (i 2, MA) 2 2,07Corriente 3 (i 3, MA) 1 1,04

Observaciones: En ambos casos se puede concluir que existe un porcentaje de error considerable, ya que los mecanismos utilizados para medir las diferentes propiedades diferían en precisión. Podemos decir que el error radica primeramente en las mediciones del valor de los resistores, ya que el valor se obtuvo leyendo el código de colores y en el caso del valor real, se determinó con mayor precisión por medio del ohmímetro. Desde ahí cambian las cifras y es por eso que ambos valores (teóricos y reales) difieren entre sí.

6. Conclusiones

6.1. Se aplicaron conceptos teóricos básicos en la práctica de laboratorio realizada, tales como: voltaje, corriente eléctrica, potencia, resistencias, circuitos y resistencia equivalente. Que permitieron aclaran y profundizar los temas previamente vistos.

6.2. Visualmente, prácticamente y teóricamente, se pudo diferenciar de manera efectiva y eficaz los circuitos estudiados (en paralelo y en serie). Igualmente identificamos características propias de cada uno que nos permitieron determinar algunos valores teóricos.

6.3. Fue fácil determinar la precisión de los mecanismos utilizados en la medición de las diferentes características. Esto fue clave a la hora de comparar resultados y analizarlos

7. Bibliografía

Giancoli, D., Sears, F.W., Zemansky, M.W., Young,H.D. y Freedman, R.A. (2010) Física II. México: Pearson Addison-Wesley. Recuperado de > http://unam.libri.mx/libro.php?libroId=75#