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EXPOSICI6N

Es importante que el estudiante de electrbnica comprenda completa-

mente el concept0 de la caida de tensibn en un circuito en serie. Se le

llama caida IR, ya que la Ley de Ohm establece que

E

IR y E, =:

E ,

E R 2 E R 3

. . . . . . . . . . . . . . . .

Considerando la tensibn tot al aplicada a un circuit o serie, como parte

de esta tensibn, se usa para vencer cada una de las resistencias del cir-

c u i t ~ . omo la corriente es constante en todos 10s puntos del circuito en

seri e, la perdida d e tensibn o caida IR puede calcularse facilmcnte, para

cualquier valor de resistencia, mediante la fbrmula

E,

=

I

x

R.

Combinando la Ley de Qhm y la Ley de Potencia, se puede derivar

una fbrmula muy util:

P

1 . Usando esta fbrmula, se puede encontrar

1

la potencia disipada e n cualquier resistencia, midiendo la corriente del

circuito.

LECTURA Y ESTUDIO

Lea en su texto, la seccibn sobre ~ i r c u i t o s n serie.

CENSION DE

INSTRUMENTOS Y COMPONENTES

C ~ R C ~ ~ ~ T O SN S E R ~ E

F ~ ~ e n t ee energia 0-25 Vcd

Voltimetro 0-25 Vcd

VTVM (6hmetro)

Miliamperimetro 0-lOmAcd

SES 501A

RI , R2 K, 1W

R:,,

R,

.5K, 1W

Tablero para experimentos

EXPERIMENT

1

Con un bhmetro, mida

y

anote el valor de RI,

R2

:, y R,

Complete la tabla A.

TABLA A

2.

Conecte las cuatro resistencias

y

el miliamperimetro en serie,

y

co-

nCctelos a las terminales de la fuente de energia. Vea la Fig. 10-1.

Ajuste la tensibn a 25 Vcd. Registre la corriente. I, . . . . . . . . . mA.

3. Usando valores de codificacibn de color de las resistencias, ;cu61 es

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .a resistencia total d el circuit o? R,

4 Usando R, del exp eri men t0 3 calcule la corriente I, . . . . . . . . . . . . . . .

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1 5K 1 5K

Fig. 10-1

5.

Compare 10s valores de corriente que se han encontrado en el ex-

pe ri me nt ~ con 10s del

4.

Expliqu e la diferencia de valores

6 La caida d e tensi6n en un resistor es ig11a1 a

I

X

R.

Usando 10s valo-

res codificados de cada resistencia calcule las caidas de tensi6n del

circuito. S up 6n g~ se ue la tensihn d e la fuente es

25

volts.

E ER E

ER4

R 3

7

Sume las cuatro caidas de tension calculadas en el experimento

6 .

;Son igua les a la tensicin supue sta

d c la

fuente?

Explique:

8.

Usando el mismo circuito del experimento

2

a-juste la tensi6n d e la

fuente hasta que el miliamperimetro

d6

una lectura de exactamente

r n A . E s =

9.

Complete la siguiente tabla midiendo primerar nente la tensi6n en

cada resistencia con el VTVM

y

compare tales valores con el valor

calculaclo.

Valor medido

e n

ohms

R

R

R2 X

R

10.

Su me las caidas d e tensi6n medidas).

TENSION DE

lR UlTOS EN SERE

E

medida

E R

ER2

ER3

=

ER*

E

calculada

ER 1

E E 2

E R 3

ER 4

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, , -E,,+E,,+E,,=

;Se compara este valor con la tension de la fu ente del experilneillo O?

11

Compare 10s valores de corrienle y tensi6n.

on Es 25 volts

I

(medido) H

on

I,

5 ma. Es (medido) R

12. Calcule la diferencia de resistencia entre el valor

codific do

del ex-

peri~nento y el valor real de It usando la informaci6n del expe-

rimellto

11.

Promedie 10; 130s valores de

R,

del experiinento 11, para

compensar tolerancias

y

error hurllano en la medici6n.

Compare la respuesta con el valor total del experinlento 1.

xplique:

PRU EBE SU S CONOCIMIENI OS

1

En un circuito de resistencias en serie, la suma de las caidas

d e

tell-

i6n alrededor de un circujto es igual a

2.

La

Fig. 10-2

es un circuito divisor de tensi6n con tres resisten,-ias

conectadas a ur.a fuente de 100 volts.

Las tensiones con respecto a1 purito

A

(terminal negativa) son.

En el punto 0 volts

En

el punto

C 75

volts

La corriente del circuito es 0.01 amperes . ;CuAl es ei valor de

Fig.

10-2

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3

iCual es

la

tension entre 10s puntos C

y B?

4

;Ci~ales la tensi6n entre 10s pi~r~tos

y D ?

5

Complete las frases sigiiientes, insertando las palab ras positivo o

nega tivo .

El piinto

D

es mas

que

el punto

A

El punto

C

es mas qu el

pun to

B

El punto B es mhs

q u e el punto C

El

p ~ ~ n t oes

ma s

que el punto

A

T NSION

DE

lR UlTOS N S Rl

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EXPOSICION

En 10s circuitos electronicos, muchos componentes se conectan en pa-

ralelo o de lado, suministrando asi trayectorias mi~ltiplespara el flujo

de la corriente. La corriente total d el circuito, por lo tanto, debe ser igual

a la suma de las corrientes en las ramas. El estudiante debe tener una

idea clara de estos circuitos.

Algunas veces es dificil para el estudiante principiante, darse cuenta

de que a1 agregar una resistencia en paralelo con otra, la resistencia

total de las dos es menor que el valor de cualquiera de ellas. Observese

desde el

punto de vista de la corriente: dos resistencias deben llevar mas

corriente que una sola, de manera que ambas deben ofrecer menos re-

sistencia que cualquiera de ellas por si sola.

Tambien es im portante comprender que, cuando se conecta una red

paralela de varias resistencias a una fuente de tension, la tension es

exactamente la misma en cada una de ellas. La corriente en una resis-

tencia dada se puede encontrar aplicando la Ley de Ohm: I, E,/R.

LECTURA

Y

ESTUDIO

RESISTENCI DE

Lea en su texto, la seccion de Circuilos en paralelo

ClRCUlTOS EN P R LELO

INSTRUMENTOS

Y

COMPONENTES

Fuente de energia 0-30 Vcd

Voltimetro 0-50 Vcd

Amperimetro 0-100mAcd

VTVM bhmetro)

SES 501A

R, , R, .5K, 1W

R, .3K1 1W

LP ,, LP,, LP,, LP, Lamparas miniatura


EXPERIMENT

1. Con un ohmetro, mida y anoie la resistencia d e R1, R2 y RR.

2

Conecte R1 y R, seglrln el esquema q ue se mu es tra e n la Fig. 11-1.

No las conecte a la f uente d e energia.

3. Los valores

codific dos

de R,

y

R, son de 1,500 ohms cada

u n o

Calcule

la resistencia t otal de R1 y R, en pa-ralelo.

R

Mida Ton u n bh metro la resistencia total d e R1 y R 2 en paralelo.

Valor medidoalor codificado

olerancia

R

R2

R3

C6digo de color

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Compare esta R calculada, con el valor medido en el experimento 3

7

Conecte

R p

R. en paralelo a la fuente de 30 volts. Conecte el ampe-

rirnetro en se rie, como er la Fig.

11

2.

La corrlente

total medida en este circuito es:

Calcule

R T

usando la Ley de Ohm R --

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Compare la

R

calculada con el valor medido en el experimento 4

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

Conecte R R 2 y

R a

a la fuente de 30 volts. Conecte el amperimetro

en serie.

coma

en la

Fig.

11-2.

La corriente total de este circuito es,

Calcule

3

usando la Ley de

Ohm R

9.

Conec-te una larnpara miniatura a la fuente de energia y ajustela para

volts de cd. Observe la brillantez de la lampara. Vea la

Fig. 11-3.

10.

Conecie

dos

lamp aras rn1niatur.a en par alr lo a

la

fuente. ;Se obser-

va que ]as latnparas bi-illan mas. menos o igual que en el experi-

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11.

Conecte tres lamparas miniatura en paralelo y

a

la fuente. ;Estan

las lamparas mas, menos o igual de brillantes que en 10s experimen-

tos y lo?

12

Conecte cuatro 1amp.aras mini atu ra e n paralelo

y

a la fuente. ~ E s ta n

las lamparas mas. tnenos o igual de brillantes qae en 10s experimen-

tos 9, 10

y

1?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13. Teniendo las lamparas encendidas, quite Lina de ellas. ~Pe rm an ec en

encendidas las otras?

Fig. 11 3

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EXPOSICION

Todo estudiante novel se sentira interesado en el estudio del cornpor-

tamiento de la corri ente en un circuito en paralelo. El comprender a fondo

cstos principios basicos, le ayudari a proseguir con exit0 a circuitos mas

complicados.

Debe observarse en este experimento, que una conexion en paralelo

divide la co rriente total e n un circuito. Cada resistencia del circuito, lle-

vara su p art e de corriente, dependiendo d e su valor.

Tambien lo opuesto es cierto. Para encontrar la corriente total solo

es necesario sumar las corrientes individuales en cada resistencia.

Recuerdese tarnbien que un circuito de resistencias en paralelo conec-

tad0 a una f uente de tension, tendra la tension de la fuente en todas

cada una de ellas.

2

L E C T U R A

Y

E S T U D I O

Lea en su texto, la seccion sobre Circuitos paralelos.

I N S T R U M E N T O S

Y

C O M P O N E N T E S


CORRIENTE DE

Voltimetro 0-50 Vcd

ClRCUlTOS EN P R LELO

Amperimetro 0-100 mAcd

SES 501A

R1; R, .5K, 1W

R:

.3K, 1W


E X P E R I M E N T 0

1.

Conecte las resistencias R1, R2 Rs en paralelo a la fuente de ener-

gia. Inserte el amperimetro en serie con el circuito en paralelo, como

se muestra en la Fig. 12-1. Ajuste la fuente de energia a 30 Vcd.

Fig. 12 1

iCu al es el valor de I,?

2. Reti re el amper imetr o conectelo en seri e solo con R1, como se

muest ra en la Fig. 12-2 A) .

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3

Conecte el ainperimetro en serie con R, solamente como se muestra

en la Fig. 12-2 B).

I

Z

4

Conecte el amperimetro en serie con R3 unicamente como se mues-

tra en la Fig. 12-2 C).

Fig. 12-2

5

Sume 10s valores de las corrientes que se han encontrado en 10s ex-

p e r i m e n t ~ ~, y 4 y comparela con la corriente total I del expe-

rimento

i

. . . . . . . . . . . . .I I I IT? Explique:

6

En 10s estudios previos se ha visto que la tensi6n aplicada a todas

las ramas de un circuito en paralelo era la misma. Por lo tanto

calcule usando 10s valores codificados de R1 2

y R y

una fuente

de tensi6n de 30 volts la corriente en cada rama de l circuito como

C O R R ~ E N ~ EE

se muestra en 12 Fig. 12-1.

ClRCUllOS EN P R LELO

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7

Anote 10s calculos

y

mediciones.

8.

Exprese sus conclusiones respecto a la corriente en un circulo paralelo.

IRI

I

IR3

IT

P R U E B E

SUS

CONOCIMIENTOS

1.

En la tabla del experimento

7

;IRl I I 1 para las co-

lumnas calculada rnedida?

2.

iPor quC son ligei-amente diferentes 10s valores medidos de la co-

Valor calculado

rriente en el experiment0 7, de 10s valores~calculados?

Valor medido

3.

Tres lamparas conectadas en paralelo, iusaran mas o menos energia

elkctrica que dos lamparas en paralelo?

4

Tres lamparas en serie, jusaran mas menos potencia que dos 16m-

aras en serie?

5.

Un amperimetro, jse conecta siempre en serie o en paralelo con un

circuito?

6

Un voltimetro, jse conecta siempre en serie o en paralelo con un

ircuito?

7. iQu6 significa el tb mi no derivado ?

8

iCu al es la resistencia total de una resistencia de 5,000 ohms una

EXPERIMENT

de 10,000 ohms, conectada en paralelo? R =

12

9. iC ua l es la resistencia total de una resistencia de 5,000 ohms y una

de 50,000 ohms en paralelo? R

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10 De la resistencia total qu e se ha encont rado en las preguntas 8 y 9,

iq ue conclusiones pueden sacarse? Indicaci6n: calcule la R de

5K

ohms y

lOOK

ohms en paralelo, para comprobar su conclusi6n)

NOTA: La relaci6n diez a uno es significativa en el diserio rapido de

circuitos electr6nicos. Cuando la relaci6n entre dos resistencias en

paralelo es de diez a uno o mayor, la Rr del circuit0 puede suponerse

igual a la resistencia mas pequefia.

CORRIEN TE DE

CIRCUITOS EN PARALELO

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EXPOSICIbN

Con frecuencia se requiere calcular la resistencia total de circuitos

combinados en serie y en paralelo. Esta resistencia total se conoce como

resistencia equivalente del circuito. Para calcular esta resistencia equi-

valente, so10 se necesita calcular la resistencia en serie y en paralelo, si-

guiendo un orden logico

y

usando las formulas apropiadas de los expe-

rimentos.

LECTURA ESTUDIO

Lea en su texto, la seccion sobre Circuitos en serie y en paralelo.

EXPERIMENT0

INSTRUMENTOS

OMPONENTES

Fuente de potencia 0-20 Vcd

Voltimetro 0-25 Vcd

Miliamperimetro 0-10 mAcd

SES 501A

ClRCUlTOS EN SERlE

Rj , R,; 0K, 1W

Y EN PARALELO

R, .3K, 1W

SWI nterruptor UPUT


EXPERIMENT

1.

El circuito de la Fig. 13-1 A) es una

disposition

serie-paralelo de re-

sistencias. En este circuito, R1 esta en serie con la combination de

R2 y R:, en paralelo. Si se calcula la resistencia en paralelo equiva-

lente de R2 y R:,, se le pued e llam ar despuks conectese el

grupo e n serie con R1 como se muestra en l a Fig. 13-1 B) . Luego se

puede calcular la resistencia total de este circuito de resistencias en se-

rie y llam ar al resultado la Rtota, como se mues tra en la Fig. 13-1 C).

EQUIV.)

TOTAL)

Fig. 13-1

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2. Para encontrar la resistencia total de un circuito serie-paralelo. debe

s~ st it ui rs e l circuito paralelo con su resistencia equivalente

y

tratar

el resto como un circuito simple de resistencias en serie.

3.

Constituya

el

circuito mostrado en la Fig. 13-2. Calcule la resistencia

en paralelo de R y R::.

equivalente

ohms

Fig. 13 2

4

Calcule la resistencia total en serie del circuito.

(calculada) ohms

5 Con SW bierto. mida la resistencia total del circi~ito.usando el

bhmetro.

Rtota (medida) ohms

6

,Son similar es 10s resultad os de

10s

experimentos 4 5?

xplique:

7.

Usando la resistencia total rnedida del circuito, calcule la corriente

que habra de aparecer en el amperimetro cuando

SW

ste cerrado.

I

(calculada) mAcd

8

Cier re SU , y mida la corr iente efectiva del circuito.

I (medida) mAcd

ClRCUlTOS EN SERlE

Y EN

P R LELO

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. . . . . . . . . . . .

iSon similares 10s resultados de 10s experimentos y

8?

Explique:

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10 Calcule las tensiones entre 10s puntos A-B, B-C

y

C-D usando la co-

rriente medida del circuito, que se encontrci en el experiment0

8.

A-B calculada)

. . . . . . . . . . . . .

volts

B-C calculada) . . . . . . . . . . . . . volts

C-D calculada) volts

11

Usando el VTVM mida las tensiones entre 10s mismos puntos.

-B medida) volts

. . . . . . . . . . . . . . .

-D medida) volts

. . . . . . . . . . . . . . .-C medida) volts

. . . . . . . . . .

2

;Son similares 10s resul tados de 10s experimentos 10

y

l l ?

Explique: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

Alambre el circuito que

s

muestra en la Fig. 13-3.

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Muestre el procedimiento paso por paso para det erm ina r la resis-

tencia total calculada de este circuito.

Rtota l

ohms

total mAcd

14.

Calcule las tensiones en cada una de las resistencias del circuito

y

anote 10s valores en la tabla

A.

15

Cierre

SW y

ajuste

E

exactamente para

19

Vcd. Use el VTVM

y

mida las tensiones en cada resistencia del circuito anota ndo 10s va-

lores en la tabla.

T BL A

Volts calculados

Volts medidos

PR U E B E S U S C O N O C IM I EN T O S

1.

En el circuito de la Fig. 13-2 ;da la suma las tensiones en A-B B-C

y

C-D

la tensibn de la fuente?

2.

;Que ley de circuitos se demuestra en la pregunta

I ?

Ri

3. Calcule la energ ia disipada en cada resistencia de la Fig. 13-2.

R1

Watts

R

Watts R: Watts

R Watts

4

Calcule la corrie nte en cada una de las resistencias siguientes de la

Fig . 13-3 usa ndo 10s valores de tensi6n medidos.

R i

r

R

R5

mAcd

R ;

mAcd

R7

mAcd

ClRCUlTOS EN SERlE

Y EN P R LELO

R3

R

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EXPOSICIBN

Dos componentes muy utilizados en 10s circuitos electrbnicos son s

milares en su construcci6n, aunque efectlian servicios dif erentes. El re6

tat0 es un dispositivo de control de corriente, ya qu e la controla haciend

variar la resistencia del circuito y e l potencibmetro da una resistencia fi

en el circuito y un medio de controlar el potencial elhctrico.

LECTUR

Y

ESTUDIO

Lea en su texto, la seccibn que se refiere a Potencibmetros y re6stato



Voltimetro 0 50 Vcd

VTVM bhmetro)

Arnperimetro 0-100 mAcd

R

K, Potencibmetro,

?4

Watt

R: K, 1W

Ra

.5K, 1W


POTENCIOMErROS pEBIME

REOST TOS

1

Examine la construccibn del potenci6metro de 1,000 ohms. Conecte

bhmetro a las dos terminales exteriores y rnida su resistencia.

R ohm

2. Conecte el bhmetro entre una terminal exterior y la terminal centr

brazo del potenci6metro). Mida el rango de resistencia observand

el 6hmetro a1 hacer girar el eje del potenci6metro.

R ngo

min. a m6x.

3. Conecte el potencibrnetro de 1,000 ohms a la fuente de energia. Ajus

la fuente de energia a 10 volts de ed. Conecte el VTVM usando

rango de volts cd), entre la terminal negativa de la fuente de ene

gia y la terminal centra l del potenci6metro: Vea la Fig. 15-1.

Mida las tensiones siguientes:

Fig. 15-1

con

R

n su maxima posici6n a1 contrario de las manecillas

con

R

n su posicidn maxima en el sentido d e las manecillas

Rango de tensibn min.

a

mix.

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I

Conecte el amperimetro en serie con el circuit0 del experiment0 3

como se rnuestra en la Fig.

15 2.

;Varia la corriente a1 hacer girar el potenciometro?

Expliquc

TVM)

Fig. 15-2

Conecte el potenciometro de 1 000 ohms como ur reostato en serie

con una resistencia de 1 000 ohms

y

un amperimetro a las terminales

de la fuente de energia. Ajuste la f uenie de energia a 20 Vcd. Vea la

Fig. 15-3.

Fig. 15-3

6

Haga girar el reostato a la maxima posicion en direcci6n contraria

a

las manecillas del reloj .

I

Haga girar a1 reostato a la posicion maxima en el sentido de las

manecillas.

iCual es el rango de ajuste de la corriente? min. a mix.

7.

Conecte sucesivamente 10s circuitos en serie como se muestran e n

la

Fig.

15-4 usando las resistencias de 1 000 y 1 500 ohms y el poten-

cibmetro de 1 000 ohms a una fuente de energia de

35

volts cd.

Conecte el VTVM entre la terminal negativa de la fuente de energia

y

la terminal centra l del potenciometro en cada caso.

POTENCIOMETROS

REOST TOS

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Mida las tensiones de la Fig. 15 4 A ) que se especifican a con

tinuacion:

con RI maxima en sentido inverso a1 de las rnanecillas

E con R1 mix im a en el sentido de las manecillas

Rango de tensi6n min. a max.

Fig.

15 4

8. Mida las tensiones de la Fig. 15 4 B ) segun estos datus:

E

con R1 maxima en sentido inverso a1 de las manecillas

E con RI maxima en el sentido de las manecillas

Rango de tension min. a max.

EXPERIMENT 9

Mida las tensiones de la Fig. 15 4

c)

eglin estos datos:

E

con

R1

maxima en sentido inverso a las manecillas

5

E

con R1 maxima en el sentido de las manecillas

Rango de tensi6n min. a

mix.

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PRUEBE SUS CONOCIMIEXTOS

1 Suponga que tiene una fuente de tension de

100

V y una corriente

maxima de 20mA; con estas limitaciones, diseiie y dibuje el esquema

de un divisor de tensibn para producir un rango ajustable de 4 V a

60 V.

2.

Dibuje otro esquema para producir un rango ajustable de tension de

cero a 4 volts, suponiendo que prevalecen las mismas condiciones que

en la pregunta

1.

3 ;Cua1 debe ser la potencia nominal de cada resistencia y potencio-

metro usados en las preguntas 1

y

2?

NOTA:

Las clasificaciones del potenci6metro se expresan en watts

para el uso pleno de 10s devanados. Un potenci6metro de 2 watts y

1,000 ohms tiene una capacidad mix ima de transporte de corriente de:

I

1,000 2

I 2/1,000 1/500

I

0.044 amps. 6 44 mA (aprox.)

4

~ Q u ignifica una reduccion lineal?

5

~QuC.ignifica una reducci6n logaritmica?

REOST TOS

7

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RT= . . . . . . . . . . . . . .

Ilinea-

. . . . . . . . .

.

3. Conecte la fuente y a j~s t e l a 35 volts de cd. iCu61 es la corriente

medida en la linea? Usando el

VTVM

cuiles son las tensiones

medidas?

E

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

;Se observ6 algun cambio en la

I,,,,

durante las mediciones de

tensibn?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.

Usando el valor medido de la y conociendo a E ;cu d es la

resistencia total deZ circuito?

RT ................................

~D if ie re ste valor de

R,

del valor calculado en el experiment0

2?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xplique:

5. ;Se verifica que la suma de 10s valores medidos de:

ER1

ER2

E 35 volts? ..................

6 Sup6ngase que cierto dispositivo electronic0 que se ha construido

tiene una resistencia de

1,500

ohms y requiere cerca de 15 volts para

su operaci6n. Si se examinan 10s datos del Paso 3, vemos que la

tensi6n medida con el

VTVM

entre 10s puntos A

y B,

se acerca a 10s

15 volts requeridos. Podria parecer si no se reflexiona), que la .carga

deberia estar conectada entre 10s puntos

A

y

B.

Proceda ahora a pro-

bar si su selecci6n es o no correcta.

El dispositivo debe estar representado por la resistencia de 1,500 ohms

( ,); que esta conectada entre

A

y

B.

Haga 10s mismos cilculos y

mediciones que en 10s experimentos y

3.

Complete la tabla

A

DIVISORS

E TENSION

RT

e a

Em

Em y

E

L

TABLA

Valor calculado

Valor medido

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24/45

;Ha cambiado- a corriente en la linea?

~ O p er a r a orrectamente el dispositivo?

xplique:

8

Conecte una resistencia de 22K ohms para la R del circuito. Mida

nuevamente las tensiones

y

complete la tabla

B

asegurese de quita

la resistencia R de 1.5K).

Tabla

ER,

ER2

ER, y ER

L

Compare la tensi6n de la carga en este experimento, con 10s resulta

dos del 7. ~ Q u e onclusiones pueden obtenerse?

Valor medido

iPor que no habia cambio aparente en la corriente de la linea de

experiment0

3

cuando solo estaba conectado el VTV a

R: ?

6

9

El punto de referencia del cual se miden las tensiones, debe com

prenderse con claridad. El lado negativo de un circuito se conecta co

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25/45

frecuencia a un chasis o a tierra. En el divisor de tensibn considerese

el punto

B

como el punto de referencia. Haga las siguientes medicio-

nes de tensi6n con la punta de prueba negativa del

VTV

conectada

a1 punto

B.

Complete las siguientes afirmaciones.

El punto C es volts positivo o negativo)

El punto D es volts positivo o negativo)

ADVERTENCIA: Carnbiar la polaridad del instrumento de medici6n

El punto A es volts positivo o negativo)

10.

Una desventaja del divisor de tensi6n resistivo, es que debe consu-

mirse energia. Calcule la energia total gastada en el circuito de la

Fig. 16-1.

Calcule la energia disipada en cada resistencia.

PRUEBE SUS CONOCIMIENTOS

1. Diseiie

y

dibuje un diagrama del circuito de un divisor de tensibn,

similar a1 de la Fig. 16-1, que tenga un potencial de diez volts en-

tre

A

y

B,

cuando una carga

R

de

5 000

ohms esta conectada entre

esos puntos.

2. Si una fuente de energia esta conectada a tierra en su terminal

negativa, ipuede obtenerse una tensi6n negativa con respecto a tierra,

e un divisor de tensi6n conectado a dicha fuente?

xplique:

3.

iC6m0 puede obtenerse una tensibn de 12 volts del circuito divisor

de la Fig. 16-I?

4

iQuk otras tensiones se pueden obtener del divisor, suponiendo que

la resistencia de carga de la pregunta

3

permanece conectado a1

circuito?

lVlSORES E TENSION

8

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ULTIPLIC DORES

DE TENSION DE CD

EXPOSICIdN

El voltimetro cd se usa para medir la tensi6n o diferencia de poten-

cia1 entre dos puntos en un circuit0 elbctrico. Si se usa para medir ten-

siones muy pequefias, recibe el nombre de milivoltimetro. El voltimetro

tiene un movimiento de medidor basico (comunmente del tipo de bobina

m6vil o D Arsonval) y una o mas resistencias multiplicadoras, llamadas

multiplicadores. Los multiplicadores aumentan el alcance del instrumento,

para obtener las tensiones deseadas. La mayor parte de 10s voltimetros

comerciales de tablero contienen en su interior las resistencias multi-

plicadoras.

El instrumento de bobina m6vil requiere que pase cierta corriente a

travPs de esta, para que la aguja se mueva hasta el maximo.

Dependiendo del instrumento, la lectura de la corriente maxima de

la escala puede corresponder a cualquier valor entre 50 microamperes a

varios miliamperes. Todos 10s voltimetros de este tip0 deben tomar co-

rriente para que la bobina pueda girar. Si requiere muy poca corriente

para obtener una deflexi6n total en la escala, la sensibilidad del instru-

mento se considera alta.

Si requiere varios miliamperes, el instrumento es mucho menos sen-

sible.

LECTUR ESTUDIO

Lea en su texto, la seccion sobre Voltimetros

y

movimientos de me-

didores.

INSTRUMENTOS COMPONENTES


Voltimetro 0-5-25 Vcd

VTVM (ohmetro)

SES 501A

MI Miliamperimetro 0-1 mAcd

R 10K Potenci6metr0, W

Rr 2K,

W


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EXPERIMENT

1

En 10s estudios de 10s movimientos de un medidor se

ha

visto que

hstos tienen cierta resistencia interna

y

tambien se identifica por una

cierta cantidad de corriente para la deflexi6n de la aguja a escala

completa. El instrumento usado en el experiment0 requiere un mi-

liampere de curriente para la deflexion completa de escala. Forme ur

5rcuito en serie con

el

potenciornetro de

1OK

(conectado comc reos-

tato)

y

el medidor de O.lmA indicado en la Fig. 17-1. conecte a

la

fuente de energia.

Fig. 17-1

Haga girar el brazo a la resistencia maxima. Muy cuidadosamente,

ajuste la tension de la fuente exactamente a 2 Vcd. Reduzca ahora

lentamente la resistencia hasta que el instrumento db una lectura de

exactamente un miliampere. ;Cual es la resistencia total calculada del

circui to?

2

Retire cuidadosamente del circuito, el potenciometro, aun conectado

como reostato y mida su resistencia con el ohmetro.

R

=

................................

3 iCuil es la resistencia del movimiento del instrumento?

instrumento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Que tension aplicada a1 instrumento solamente, causaria la deflexion

completa de escala?

=

I x

Rinstrumento

. . . . . . . . . .

El rebstato usado aqui hace las veces de una resistencia multiplica-

dora. La escala del instrumento se puede calibrar para que d6 una

lectura de

0 2

volts.

4 Calcule la resistencia multiplicadora de una escala de

0-25

V.

MULTl

PLIC DORES

DE TENSION DE

CD

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EXPOSICIrSN

E l

puente d e Wheatstone recibi6 ese nombre en honor del fisico inglks,

Si r Charles Wheatstone (1802-1875), que estaba asociado con Michael

Faraday y fue profesor en el King's College de Londres, El circuito de

puente se usa extensamente para hacer mediciones precisas de resisten-

cias. Esta caracteristjca permite usar el circilito de puente en la ciencia y

la industria, como un mktodo para convertir temperatura, deformaci6n.

distorsion, sonido, luz y otros efectos fisicos

a

una setial electrica, para

s u

medicion precisa.

LECTURA ESTUDIO

EXPEWMENTO

Lea en su texto la secci6n correspondiente a Puente de Wheatstone

INSTRUMENTOS COMPONENTES


Vo tim.etro 0-5 Vcd

hmetro

Galvanbmetro

SES 501A

R1 Rr 0K, 1W

PUENTE DE

R3 K

Potenci6metr0, %W

WHE TSTONE

R.4

Rs K, 1W

2

Bobinas pequefias

Robina grande

Reactor 8.5H

Bobina lOmH

SWl nterruptor de b o t h N. A. (Normalmente Abierto)

Material miscelaneo (no se suministra)

Lima

Trozo de cart6n

EXPERINTENTO

1. Fara hscer mediciones precisas con el circuito de puente, conviene

que

R

y

R

engan el mismo valor. Seleccione las dos resistencias

de 10K ohms y midalas con un 6hmetro. La magnitud de la resis-

tencia de menor valor puede aumentarse linlando una muesca en

su costado. Lime un poco

y

luego mida. Continhe limando hasta que

su resistencia sea igual

a

la de la mas alta.

2

Forrne un cuadrante de cart6n para el potenci6metro Rs. Haga girar

el potenci6metro

(conectado como reostato) a una resistencia cero

y

marque el 0 en el cuadrante en este ajuste. Usando el bhmetro,

calibre el cuadrante en pasos de

25

ohms, de cero a 1,000.

a

esta

todo listo para formar el puente.

3

Conecte el circuito de puente como se rnuestra en el esquema de la

Fig. 20-1. Inicialmente, ajuste la tensi6n a un volt. El interruptor

de b o t h SW, actua como dispositivo protector del galvanbmetro,

conectando el instrumento solo momentaneamente durante el equi-

librio.

4

Ahora sera necesario seleccionar una resistencia desconocida, con un

valor entre 10 y 1,000 ohms (puede usarse la bobina grande, ya que

su resistencia se encuentra dentro de estos limites). Conecte en el

puente esta resistencia desconocida como R,. Lleve

R J

a unos 500

ohms, oprima SWl y ajuste

R

a una indicacion cero en el me-

didor. Aumente la tensib de la fuente hasta 3 volts y oprima nue-

vamente SW,. Reajuste R3 para volver

a2

equilibrio si es necesario.

5.

Se tiene ya el puente balanceado en el punto que

se

llama equilibrio

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cero. Como Rl y R2 son iguales, el ajuste del cuadrante de R3 es

igual a la resistencia de La lectura del cua-

drante de R3 es igual a

Fig.

20-1

6

;Cual es el valor de R, medida con el bhmetro?

R

;Se comparan favorablemente 10s resultados de 10s experimentos 5

y

6?

7.

Mida la resistencia de 10s siguientes componentes, empleando el

puente.

8 Conecte en el puente las dos resistencias R4

y

Rr en paralelo, como R,

y equilibrelo. Conecte en circuit0 corto SW1, empleando un brincadcrr.

El puente debe permanecer balanceado. En caso contrario, vuelva a

equilibrar con

RH

aliente una de las resistencias que forman Rx,

Bobina lOmH

Reactor 8.5H

2)

Bobinas pequefias (en serie)

con un cerillo. ;Desbalancea esto a1 puente?

Ohms

Ohms

Ohms

iPor que?

Equilibre nuevamente el puente y determine la resistencia de R, en

caliente.

Rx (caliente)

iAumenta o disminuye la resistencia de las unidades de carb6n cuan-

do se calientan?

PRUEBE SUS CONOCIMIENTOS

PUEN TE DE

1 iC l es la resistencia maxima que puede medirse en

un

puente ex-

WHEATSTONE

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perimental?

mix,

2.

;Corn0 puede aume ntars e el rango de este puente a

10,000

ohms

3

Suponga 10s valores siguientes de un puente en balance cero. Consult

la Fig.

20-1.

1

200

ohms R:

100

ohms RA

100

ohms R,

1 1,000 ohms R2 2,000 ohms RR 5,000 ohms R,

,

25K

ohms R2

5.6K

ohms R3

1 0K

ohms R,

R ,

10K ohms

R.)

4K ohms

R:3

5K ohms

R,

.

iC6m0 se puede usar este puente para medir temperatur a?

5.

iC6m0 se puede usar un puente para medir el nivel de agua en un

tanque?

6.

Cuando el puente esta balanceado jcual es la tensi6n de R1 con res

pecto a R3?

uando el puen te esta balanceado jes

IR1 IR3?

xplique:

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En 10s experimentos previos, se han conectado 10s circuitos, a fuen

de energia

qu surninistran corrien te directa (cd)

.

Hay muchas aplicac

nes en el campo electrbnico, sin embargo, que requieren corriente alter

(ca). n 10s experimentos subsecuentes, 10s circuitos pueden reque

tan to cd como ca. Es, pues, importante comprender la diferencia en

las dos.

Una corriente directa se considera como un flujo de electrones

una direcci6n solamente. Los electrones fluyen de la terminal negati

-) de la fuente de energia, a travks del equipo elbctrico a1 que esta c

nectada y nuevamente a la terminal positiva

+)

de dicha fuente. L

voltirnetros y amperimetros que se han usado hasta ahora han teni

24

marcadas lai terminales como positiva o negativa, de manera que se sa

c6mo conectarlos adecuadamente a1 circuito.

orriente directa cd)

En realidad, existen dos clases de corriente directa, que se pued

llamer cd pura y cd pulsante. La cd pura es aquella que-no cambia

valor o magnitud y fluye a un nivel constante hasta que s descone

CORRIENTE

DIRECTA Y ALTERNA

Cd

PURA (NIVEL CONSTANTE)

TIEMPO

(A)

d PULSAN CE (NIVEL VARIABLE)

TIEMPO

(B)

Fig. 24 1

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36/45

que llevan electricidad a1 hogar, conducen corriente alterna. Nos expresa

mos en terminos de 120 Vca, 60 hertz.

Esta tensi6n de linea en el hogar tiene una frecuencia de 60 hert

(ciclos por segundos). (En otros lugares, 50 hertz. Nota del Traductor

Esto significa que la tension o corriente cambia de direccion 60 veces e

un segundo. Por tanto, el tiempo para completar un ciclo es

1/60 d

segundo.

La amplitud maxima de una onda de ca recibe el nombre de valo

pico de la onda. Las abreviaturas comunes para la tensi6n y la corrien

son, respectivamente: E Epico

o

Imlx. IpiW.

Debido a que las tensiones de corrientes alternas cambian periodica

mente, tanto en direcci6n como en magnitud, no se pueden usar instru

mentos de cd para medirlos. Los instrumentos para corriente continu

miden valores medios. El valor medio de una onda senoidal de corrient

alterna, es cero.

Los voltimetros y amperimetros de ca miden

v lores efic ces

(llam

dos valores rcm). El

v lor efic z

de una corriente alterna produce un

cierta cantidad de calentamiento en una resistencia, comparable a1 qu

se produce por medio de una cd pura del mismo valor. Una corriente d

5 amperes ca rcm producira el mismo calor en una resistencia, que 5 am

peres cd. El valor termico de una corriente se mide segun 12R

y

por

tanto, es proporcional a la corriente elevada a1 cuadrado. En circuitos d

ca, una resistencia se calienta independientemente de la direcci6n del fluj

de la corriente. El cuadrado de una corriente negativa (-I) sigue siend

I

= un valor positivo; segun se sabe por el algebra). El tbrmino rcm

significa raiz cuadrada media o sea la raiz cuadrada del medio de 10s cua

drados. El valor eficaz o rcm

de

una onda senoidal esta dado por l

formula:

ef =

Ire

= 0.707 ImAx.

No siempre se usa el simbolo rcm. Si el manual pide ajustar la tensi6n d

ca

a 5 volts, significa que es 5 volts rcm.

En este experiment0 se haran comparaciones entre corrientes alte

nas

y

continuas.

LECTUR

Y ESTUDIO

Lea en su texto la seccion correspondiente a Corriente alterna (ca)

directa o continua (cd)


Fuente de energia 0 7 Vcd

Fuente de energia 0-15 Vca

Voltimetro 0 25 Vcd

Voltimetro 0-15 Vca

Amperimetro 0-1 Acd

Amperimetro 0-0.5 Aca

VTVM

SES

501A

LP1 impara miniatura

SWI

nterruptor UPUT

Pila solar

l

K W

CR1

iodo de silicio

4


EXPEBIMENTO

1 Se probara que el valor

eficaz

rcm de la corriente alterna produce

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misma potencia calor, luz) que la corriente continua. Construya el

circuito ilustrado en la Fig. 24-3. Coloque la lampara miniatura con-

tra la pila solar, de manera que la lampara de hecho toque la placa

frontal transparente.

Fig. 24-3

2. Cierre el interruptor SW1 y ajuste cuidadosamente la fuente de ener-

gia cd a 6 5 Vcd. La lampara miniatura debe brillar normalmente. El

VTVM conectado a las terminales de la pila solar da una indicaci6n

de la intensidad de luz que incide sobre la pila solar.

3.

Mida cuidadosamente y anote la corriente directa que fluye a traves

de la lampara.

Acd

4 Calcule la energia cd usada por la lampara.

W

5 Mida y anote la salida cd de la tensi6n de la pila solar.

Vcd

6 Registre las mediciones anteriores en la tabla, en la columna corres-

pondiente a cd.

7

Sin alterar la posici6n de la lampara en la pila solar, realambre el

circuito de ca, como se muestra en la Fig. 24-4. Observe que 10s

medidores de ca no tienen indicaci6n de polaridad, ya que no im-

Fuente de

energia

cd

ca

porta como se conecten las terminales. Invirtiendo las conexiones a

ias terminales, no se hara que la aguja se deflecte hacia la izquierda

de la escala.

8 Repita 10s experimentos 2, 3, 4 y

5

usando la fuente de energia de ca.

9

Corriente alterna registrada en la lampara.

Aca

CORRIENTE

DIRECT

Y

LTERN

Volts

V

Corriente

Potencia

W

Salida

VTVM

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Fig. 24 4

10.

Potencia consumida por la limpara.

W

11. Tensi6n de salida de la pila solar.

Vcd

12. Registre las mediciones anteriores en la tabla.

13. Examine la tabla. iSon las mediciones de corriente continua las mis-

as que las de la corriente alterna?

xplique

iconfi rma la tensi6n de salida de la pila solar a1 ser iluminada por

la limp ara bajo ambos tipos de tensibn las conclusiones anteriores?

14 Pida a1 instructor que muestre las formas siguientes de cd y ca en el

osciloscopio como preparaci6n para el siguiente experimento.

15.

Conecte el circuit0 de la Fig. 24 5 A). Con el osciloscopio conectado

a 10s puntos

B

ajuste la tensi6n de la fuente a 12 V

y

pidale a1

instructor que ajuste 10s controles para exhibir el patr6n de ondas

senoidales. Dibuje la forma de onda correspondiente identificando

el pic0 y 10s valores de pic0 a pico.

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39/45

Haga variar 10s controles de la fuente de energia anate c6mo varia

la amplitud de la forma de onda. Independientemente de que se sepa

que la fuente de energia es de ca jc6m0 puede saber que esta pre-

sente una tensiBn de ca observando el miliamperimetro de cd?

Existe alguna cd en cualquier parte del circuito?

Se puede leer una tension en el

VTVM

Fig. 245

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40/45

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6 Si

la frecuencia de una onda es

1 000

hertz ciclos por segundo), jcual

s la longitud de tiempo para un ciclo?

7

;Se puede cargar una bateria de automovil en

ca

CORRIENTE

DlRECT Y LTERN

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E X P O S I C I O N

El osciloscopio ha aumentado en popularidad y utilidad, de manera que

ahora puede considerarse como un instrumento basico de prueba en talle-

res de servicio en la industria, asi como en laboratorios de investigation

y desarrollo. El osciloscopio permite a1 ingeniero o tkcnico observar lo que

sucede en un circuito electronico. Da una presentacibn visual de la am-

plitud, frecuencia y forma de onda de una seiial, en un punto dado del

circuito.

L E C T U R A E S T U D I O

Lea en su texto la seccion que se refiere a Osciloscopios.

XP RIM NTo

studiar un Manual de osciloscopios.

5

N S T R U M E N T O S C O M P O N E N T E S

Fuente de energia. 0-40 Vca


Voltimetro 0-75 Vca

Osciloscopio

Generador de AF

EL OS ILOS OPIO

VTVM ca

SES 501A

R1 K, 1W

R 1.5K, 1W

RR .3K 1W


Material &scelineo (no se suministra)

Radio funcionando

E X P E R I M E N T 0

1.

Estudie la seccion de su texto que se refiere a la forma de familiari-

zarse con el osciloscopio, asi como el Manual del osciloscopio. Aprenda

la funcion de cada perilla de ajuste del osciloscopio.

2 Conecte la salida de la fuente variable de energia ajustada a 6.3 Vca,

a las terminales de entrada vertical del osciloscopio. Coloque en

posici6n la imagen, por medio de 10s controles de centrado y V.

Ajuste 10s controles de intensidad y foco para tener el trazo mas

precis0 y con una brillantez satisfactoria. Seleccione un rango de ten-

sion V y ajuste la ganancia vertical para obtener un patron de unos

cinco centimetros de alto en el centro de la pantalla. Con el selector

de sincronizaci6n en la posicion INT, ajuste el rango de barrido de

manera que incluya 6OHz y ajuste el barrido para una exhibici6n

estacionaria de tres ciclos de la onda.

3.

Si el osciloscopio tiene

calibration

interna, estudie el manual para

haceq 10s ajustes apropiados. El osciloscopio se puede calibrar con una

tension conocida de entrada como la usada en el experiment0 2. Con

10s 6.3 Vca aplicados a1 osciloscopio, ajus te el control de GANAN-

CIA VERTICAL hasta que la onda se extienda un cierto numero

de divisiones en la cuadricula de la pantalla (grat icula) . Por ejemplo,

a 4 volts por centimetro en la escala graticula,

1.8

divisiones es igual

a 7.2 volts. Vea la Fig. 25-1.

iPor qu una tension rcm de 6 .3 volts mide aproximadamente 7.2 volts

sobre un osciloscopio?

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Fig.

25 1

4

Despues de una calibracion como la del experiment0

3

mida varias

tensiones de ca desconocidas que pueden obtenerse de la fuente va-

riable de ca. Compare la medicion en el osciloscopio con la tension

medida con un voltimetro de ca. i el osciloscopio tiene una terminal

multiplicadora, usela para hacer mediciones de alguna tensi6n mas

alta.

5

Aplique varias tensiones cd a las terminales V del osciloscopio

y

ob-

serve si existe algun cambio vertical en el trazo.

6 Conecte un generador de AF a las terminales

V

del osciloscopio. Ajus-

te el generador a 200H2, con una salida de 10 volts de pic0 a pico.

Ajuste el rango de barrido

y

el vernier para observar cuatro ondas

senoidales. iCual es la frecuencia de barrido del osciloscopio?

Hz.

7

Ajuste e l generador AF a 1,000Hz. Use e l rango y el vernier para

exhibir cuatro ondas senoidales. Cual es la frecuencia de barrido

de l osciloscopio? Hz.

8

Cambie la salida del generador de AF, de manera que aparezca una

onda de 15 volts de pic0 a pic0 en el osciloscopio.

9

Cambie el generador de AF hasta obtener una salida de onda cua-

drada, y repita 10s experimentos

7

y

8.

10. Conecte el osciloscopio a la bocina de un radio y encikndalo. Observe

la forma de onda de la voz o musica.

11.

Construya el circuit0 de la Fig. 25-2. Usando el VTVM mida

y

anote

en la tabla las tensiones en las terminales mostradas. Repita usando

el osciloscopio calibrado y anote.

EL OS llOS OPlO

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I

I

A D

Terminales

B D

C-D

ompare 10s resultados y explique:

VTVM

volts d e pic0 a pico)

Fig. 25-2

Osciloscopio

volts de pic0 pico)

PR U E B E S U S C O N O C I M I E N T O S

ide el osciloscopio tensibn o corrien te ?

2. Una fue nte de

6 3

volts rcm se usa para calentar el catodo de un tub

1 vacio 6AU6 Cual es el valor de pico de esta tension?

3

Puede usarse un osciloscopio en lugar de un VTVM. iQue ventaj

tendria, si es que las ha y?

;Cual es el objeto del control

de

sincronizacion?

XP RIM NTo

.

iP ue de un osciloscopio medir una tensi6n d e cd? Explique:

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6 iDebe exhibirse ~610 n punto en la pantalla del osciloscopio?

Explique

7

Anote 10s controles del osciloscopio que afectan: a la altura de la

onda;

b

el ancho de la onda;

c

la brillantez del brazo;

d

la pre-

cisi6n del trazo;

e

la estabilidad del trazo,

y

f la posici6n del

trazo.

8 iQue tip0 de terminales de prueba se usan en e l osciloscopio?

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