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UNIVERSIDAD CATOLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO N°1

CURSO ELECTRICIDAD Y MÁQUINAS ELÉCTRICAS AUTORES Ucañay Chero, Miguel Ángel Fernández Sánchez, Stefanía León Carranza, Yerson Brenis PROFESOR Lic. Zuloaga Cachay, José Fortunato

Chiclayo, 14 de octubre de 2018

PRÁCTICA EXPERIMENTAL N°01 LEY DE OHM Y LEYES DE KIRCHHOFF I.

GENERALIDADES 1) Fecha 2) Objetivos    

Identificar los elementos de un circuito Disponer correctamente de los medidores de parámetros eléctricos. Calcular la corriente y tensión de una resistencia. Identificar las propiedades de los dispositivos cuando se asocian en serie o paralelo.

3) Fundamento teórico La mayoría de las aplicaciones prácticas de electricidad, consiste en un flujo de corriente eléctrica, en un camino cerrado, bajo la influencia de un voltaje impulsor, análogo al flujo en un circuito de agua bajo la influencia de la presión impulsora. Al camino completo, hecho típicamente por conductores tales como cables y por elementos de circuitos, se le llama circuito eléctrico.

Figura N°01 – 1era Ley de Kirchhoff

Figura N°02 – 2da Ley de Kirchhoff

II.

DESARROLLO 1) Materiales 

Resistencia de diferente valor

Resistor de 220 ohm

Resistor de 680 ohm

Resistor de 10 ohm

Resistor de 510 ohm

Resistor de 47 ohm

Resistor de 150 ohm



1 Protoboard



Cable UTP o cable “macho”



1 Batería de 9 V

      

1 Multímetro digital

2) Procedimiento Primera Parte 1. Identificar los resistores por el código de colores. (Valor teórico y Valor medido).

RESISTOR DE 220 OHM

RESISTOR DE 10 OHM

RESISTOR DE 680 OHM

RESISTOR DE 510 OHM

RESISTOR DE 150 OHM

RESISTOR DE 47 OHM

Segunda Parte 1. Armar el siguiente circuito en el protoboard.

R1

+ 9V

R2 -

R3

2. Con el uso del multímetro medir la intensidad de corriente y tensión en cada resistencia.

Tercera Parte 1. Armar el siguiente circuito en el protobard

+ 9V

R1

R2

R3

-

1. Con el uso del multímetro medir la intensidad de corriente y tensión en cada resistencia.

USANDO EL PROGRAMA “CIRCUIT MARKET”

Cuarta Parte 1. Armar el siguiente circuito en el protobard R1

R3

+ 9V

R2

R4

R6

R5

2. Con el uso del multímetro medir la intensidad de corriente y tensión en cada resistencia.

III.

RESULTADOS VALOR TEÓRICO

Resistor Franja 1

Franja 2

Franja 3

R1

2

2

x10

R2

6

8

R3

1

R4

Tolerancia

VALOR Estado MEDIDO Valor Mìnimo

Valor Màximo

Medido con ohmímetro

±5

209

231

217Ω

Bueno

X10

±5

646

714

675Ω

Bueno

0

X1

±5

9.5

10.5

12Ω

Bueno

5

1

X10

±5

484.5

535.5

502Ω

Bueno

R5

1

5

X10

±5

142.5

157.5

147Ω

Bueno

R6

4

7

X1

±5

44.65

49.35

47Ω

Bueno

Tabla N°01 – Mediciones en el protoboard

Llenar la siguiente tabla para la segunda parte. Medición

Valor Teórico

Valor medido

V fuente

Req

I

M1

9 voltios

910 Ω

9.8901 mA

M2

9 voltios

910 Ω

M3

9 voltios

910 Ω

V fuente

I

VR1

VR2

8.61 v

9.20 mA

2.08 v

6.25 v

0.093 v

9.8901 mA

8.58 v

9.67 mA

1.99 v

6.22 v

0.092 v

9.8901 mA

8.40 v

9.66 mA

1.98 v

6.20 v

0.092 v

Tabla N°02 – Mediciones en el protoboard

Llenar la siguiente tabla para la tercera y cuarta parte. R1

R2

R3

V(v)

7.30v

7.28v

7.30 v

I (mA)

33.18 mA

728 mA

10.74 mA

P (mW)

242.21 mW

5299.84 mW

78.402 mW

Tabla N°03 – Mediciones en el protoboard

VR3

R1

R2

R3

R4

R5

R6

V(v)

2.93 V

4.55 V

0.06 V

3.47 V

1.01 V

0.63 V

I (mA)

13.32 mA

6.63 mA

6.80 mA

6.79 mA

6.78 mA

13.36 mA

P (mW)

39.03 mW

30.17 mW

0.41 mW

23.56 mW

6.85 mW

8.42 mW

Tabla N°04 – Mediciones en el protoboard

IV.

CUESTIONARIO

1. ¿Cómo se debe conectar el amperímetro y el voltímetro?  Un voltímetro mide la diferencia en voltaje entre dos puntos de un circuito eléctrico y, por lo tanto, se debe conectar en paralelo con la porción del circuito sobre el que se quiere realizar la medida. Es necesario que el voltímetro tenga una resistencia muy alta, de modo que no tenga un efecto apreciable sobre la corriente o el voltaje asociado con el circuito a medir. Para realizar las mediciones de voltaje se aplican las pin3as de medición sobre la resistencia a medir sin abrir el circuito.  Un amperímetro se debe conectar en serie. Se debe colocar en serie con la rama a medir y debe tener muy baja resistencia para evitar una alteración significativa de la corriente que se va a medir. Para las mediciones de intensidad de corriente es necesario abrir el circuito en la resistencia a medir, se procede a colocar las pinzas en la parte del circuito abierto. 2. Para la segunda parte de la experiencia, ¿Qué parámetro en común tienen las resistencias 1, 2 y 3? La intensidad de corriente es la misma en todas las resistencias puesto que es un circuito en serie. 3. ¿En qué resistencias se presente un divisor de voltaje En las resistencias que se encuentran conectadas en serie.

4. Para la Tercer y cuarta parte de la experiencia, ¿Qué parámetro en común tienen las resistencias 1, 2, 3, 4, 5, y 6?  En paralelo: las resistencias 1, 2 y 3 cuentan con el mismo voltaje  En el circuito serie- paralelo: la resistencia 1 y 6 tienen la misma corriente, la 3, 4 y 5 tienen la misma corriente porque se encuentran en serie, mientras que la resistencia 2 no está en serie o en paralelo con ninguna, por lo que tiene una corriente y voltaje totalmente distintos al resto.

5. ¿En qué resistencia se presenta un divisor de corriente?  En la resistencia que se encuentra en paralelo, en el caso del circuito serie paralelo, R2 es quien funciona como divisor de corriente. 6. ¿Cómo se demuestra las leyes de Kirchoff con los datos obtenidos? En el caso del circuito serie paralelo, la Primera Ley de Kirchoff se evidencia con la corriente que pasa por la resistencia R2.

En el nodo que conecta R1, R2 y R3, podemos aplicar la Ley de Kirchoff, donde la suma de las corrientes que entran en el nodo es igual a la suma de las corrientes que salen de este:

𝐼1 = 𝐼3 + 𝐼2 13.32𝐴 = 6.63𝐴 + 6.80𝐴

Esta enuncia que la suma de voltajes en una misma malla de un circuito siempre debe ser 0: En la malla 1 9𝑉 − 𝑅1 × (𝐼2 + 𝐼3 ) − 𝑅2 × 𝐼2 − 𝑅6 × (𝐼2 + 𝐼3 ) = 0 9𝑉 − 220𝛺 × (6.63𝐴 + 6.80𝐴) − 10𝛺 × 𝐼2 − 47𝛺 × (6.63𝐴 + 6.80𝐴) = 0

En la malla 2 −𝑅3 × 𝐼3 − 𝑅4 × 𝐼3 − 𝑅5 × 𝐼3 + 𝑅2 × 𝐼2 = 0

−680𝛺 × 6.80𝐴 − 510𝛺 × 6.80𝐴 − 150𝛺 × 6.80𝐴 + 10𝛺 × 6.63𝐴 = 0

7. En un circuito paralelo ¿por qué resistencia circulará mayor corriente? Nosotros sabemos por la Ley de Ohm que: 𝑉 = 𝐼 × 𝑅 En un circuito paralelo, los voltajes que pasan por las resistencias son iguales, por lo que al aplicar esta ecuación 𝑉 = 𝐼 × 𝑅 para hallar la corriente que circula por cada una, observamos que cuanto más grande sea el valor de la resistencia, entonces I será mucho menor. Por lo que la mayor intensidad de corriente se dará en la resistencia con menos valor 8. ¿En qué circuito será mayor la potencia total disipada, en serie o en paralelo? En el circuito paralelo se consume más potencia debido a que se encuentran las líneas principales (activo y neutro) sobre las que se hace la conexión de la fuente de corriente para los ramales que irán conectadas las cargas, en el circuito paralelo todas las cargas conectadas y encendidas se debe sumar el consumo de cada una de ellas, en el caso del circuito en serie todos consumen lo mismo por lo que están en fila. Además: Cuando el voltaje se incrementa, la corriente I aumenta y la potencia disipada por la resistencia R también aumenta. Cuando el valor de la resistencia se incremente, I disminuye y la potencia disipada por la resistencia R también disminuye.

9. ¿Con los datos obtenidos es suficiente para demostrar la conservación de la energía? Justifique su respuesta con cálculos matemáticos.  Sí se demuestra la conservación de la energía, aunque solo se muestra una pequeña variación de 0.98 mW. Demostrado de la siguiente manera: +39.03 𝑚𝑊 + 8.43 𝑚𝑊 + 6.85 𝑚𝑊 + 0.41 𝑚𝑊 − 30.17 𝑚𝑊 − 23.56 𝑚𝑊 = 0.91 𝑚𝑊 Esto se debe a múltiples errores como el instrumento utilizado, la falta de precisión del estudiante, porque la fuente no era de 9V exacta. Probablemente esta haya sido mayor o de menor voltaje de 9V o también por la variación en el porcentaje de cada resistencia que es de ±5 %.

V.

CONCLUSIONES  Precisar que los circuitos analizados son Circuitos Resistivos que solo cuentan con resistores, voltaje y amperaje y no otra clase de circuitos como Circuitos de Red Electrónica o Circuitos Electrónicos.  En la tercera parte del laboratorio (Circuito Paralelo) se pudo apreciar que en el voltaje e intensidad de algunos de ellos arrojó un valor con signo negativo, esto nos indica que los cables del multitester no fueron colocados de la manera correcta por la persona que tuvo manejo del circuito (intercaló los cables del multitester). Sin embargo el valor arrojado es valorado para el cálculo en el circuito.  Otro punto a tomar en cuenta es que en el circuito en paralelo, la batería de 9V se descargó con mayor rapidez que en otros circuitos analizados, esto se pudo comprobar cuando se logró medir el valor de la batería con el multitester después de haber acabado dicha parte del laboratorio.  La medición de voltaje e intensidad de corriente con el multitester debe ser de la manera correcta (Voltaje medido en paralelo : negativo con negativo y positivo con positivo; Corriente medido en serie: negativo con positivo y positivo con negativo); de no seguir con este orden surgen distorsiones en el multitester como el signo negativo (-) que nos indica que la polaridad de los cables no es la adecuada como se pudo apreciar en la parte 3 del laboratorio y lo otro es que si se sigue usando el multitester de esa manera a la larga el multitester se comienza a dañar y en el peor de los casos si se aplica un voltaje mucho mayor hasta el multitester se podría malograr en dicho instante.  Las leyes de kirchhoff y la Ley de Ohm que brindadas de manera teórica quedaron demostradas de manera práctica en el laboratorio reconfirmando su validez en el mundo de la electrónica.  Las baterías de 9V (2 baterias) que se usaron para todo el laboratorio no eran del mismo valor como lo demostró el multitester ya que la primera era de 9.2 V y la segunda era de 9.7 V (posteriormente se descargaron) esto nos da otra conclusión y es que el valor de las baterías vendidas en la mayoría de los casos no siempre serán de 9 V exactamente.  Los valores de voltaje y amperaje varían cierto grado si se conectan las resistencias y los cables del multitester sujetadas con los dedos y esto se debe a que nuestro cuerpo tiene su propia “resistencia” y es por ellos recomendable que nuestros dedos o cualquier parte corporal de nuestro cuerpo no tenga contacto con el circuito para no distorsionar los valores ya que estamos trabajando con poco voltaje y la variación SÍ es de manera considerable.

 Otra de las causas de esas pequeñas variaciones es que cuando se usan cables para hacer “puentes” con los resistores es que por dichos cables se desperdicia voltaje y no llega a los resistores el voltaje total entregado por la batería de 9V

VI.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS



R. Serway. Física para Ciencias e Ingeniería Volumen II. 9na ed. Estados Unidos: Cengage. 2014.



Young, Hugh y Freedman. Física universitaria. Volumen 2. 12va ed. México: Pearson. 2009.



Tipler, Mosca. Física Vol. 2. 6ta Edición: Editorial Reverte



Wikipedia. Circuito. Fundación Wikimedia, Inc.



Repositorio de Andalucía. Circuitos Eléctricos, http://www.juntadeandalucia.es/averroes/ centrostic/21700290/helvia/aula/archivos/repositorio/0/39/html/circuits.html



,Víctor. De Máquinas y Herremientas- ¿cómo usar multimetro? http://www.demaquinasyherramientas.com/herramientas-de-medicion/como-usarun-multimetro