Este resumen describe los resultados de un laboratorio sobre circuitos eléctricos. Los estudiantes midieron las resistencias individuales y determinaron su porcentaje de error. Luego armaron diferentes circuitos en serie y paralelo y midieron su resistencia equivalente. Finalmente, calcularon los valores teóricos y compararon con las mediciones, notando pequeñas diferencias. En uno de los circuitos, tres resistencias estaban en cortocircuito.

1. Laboratorio 1. Circuitos 1.<br />Universidad Distrital Francisco José de Caldas<br />Velosa A. Silvia P. - León R. Cesar A.- Bello G. Iván D. <br />Morticia-30@hotmail.com - cesar-leon14@hotmail.com - idbellog@hotmail.com <br />Porras B. Jorge E.<br />Marzo de 2010<br />Objetivos<br />Comprobar los conocimientos adquiridos en clase sobre la determinación de las resistencias equivalentes de un circuito con montajes en serie paralelo.<br />Elementos<br />-Multimetro<br />-Resistencias 1kΩ, 10kΩ, 4.7KΩ, 6.8KΩ, 150Ω, 270kΩ. <br />-Cuatro de cada una<br />Resumen <br />En este primer laboratorio se empezó midiendo el voltaje real de cada una de las resistencias que nos pedían medir después de haber medido correctamente el valor de las resistencias se utilizo la formula para hallar el margen de error de cada una de ellas. Enseguida se empezó con el respectivo montaje de cada uno de los circuitos y su medición de su respectiva resistencia equivalente, al terminar el montaje de los circuitos se realizaron los cálculos correspondientes de los valores reales y los valores medidos.<br />Palabras Clave<br />Multimetro, resistencias, Metrología, código de Colores, Simbología Electrónica, esquemas electrónicos, Protoboard, ley de Ohm, leyes de corrientes de kirchhoff, leyes de voltaje de kirchhoff, mallas, nodos.<br />1. Introducción <br />El objetivo fundamental de este primer laboratorio fue verificar correctamente las leyes de corriente aprendidas en el aula y llevarlas a priori en el momento de realizar los cálculos de cada uno de los circuitos. También identificar fácilmente los nodos que componen las mallas y a su vez el flujo que pasa por los dispositivos electrónicos en este caso resistencias, es muy importante conocer tanto el flujo de corriente como la cantidad que le llega a un dispositivo electrónico puesto que mas adelante cuando utilicemos compuertas se necesita ser lo suficiente preciso en la parte de los voltajes cuando se necesite un uno lógico o un cero lógico. En los cálculos con los valores ideales y los medidos siempre se nota un desfasamiento aunque puede ser pequeño en algunos puede causar graves consecuencias a un circuito electrónico. <br />2. Contenido <br />Resistencia:<br />-198755182245Se denomina resistencia eléctrica, simbolizada habitualmente como R, a la dificultad u oposición que presenta un cuerpo al paso de una corriente para circular a través de él. En el Sistema Internacional de Unidades, su valor se expresa en ohmios, que se designa con la letra griega omega mayúscula, Ω. Para su medida existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro.<br />Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia.<br />Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo. Imagen que muestra el código de colores de la resistenciasttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/56/Res_000.svg/150px-Res_000.svg.png<br />Resistencia equivalente <br />1194435125095Asociaciones generales de resistencias: a) Serie y b) Paralelo. c) Resistencia equivalente<br />Se denomina resistencia equivalente de una asociación respecto de dos puntos A y B, a aquella que conectada la misma diferencia de potencial, UAB, demanda la misma intensidad, I . Esto significa que ante las mismas condiciones, la asociación y su resistencia equivalente disipan la misma potencia.<br />Asociación en serie<br />Dos o más resistencias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, todas ellas son recorridas por la misma corriente.<br />Para determinar la resistencia equivalente de una asociación serie imaginaremos que ambas, están conectadas a la misma diferencia de potencial, UAB. Si aplicamos la segunda ley de Kirchhoff a la asociación en serie tendremos:<br />Aplicando la ley de Ohm:<br />En la resistencia equivalente:<br />Finalmente, igualando ambas ecuaciones se obtiene que:<br />Y eliminando la intensidad:<br />Por lo tanto, la resistencia equivalente a n resistencias montadas en serie es igual a la suma de dichas resistencias.<br />Asociación en paralelo <br />Dos o más resistencias se encuentran en paralelo cuando tienen dos terminales comunes de modo que al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, UAB, todas las resistencias tienen la misma caída de tensión, UAB.<br />Para determinar la resistencia equivalente de una asociación en paralelo imaginaremos que ambas, están conectadas a la misma diferencia de potencial mencionada, UAB, lo que originará una misma demanda de corriente eléctrica, I. Esta corriente se repartirá en la asociación por cada una de sus resistencias de acuerdo con la primera ley de Kirchhoff:<br />Aplicando la ley de Ohm:<br />En la resistencia equivalente se cumple:<br />Igualando ambas ecuaciones y eliminando la tensión UAB:<br />De donde:<br />Por lo que la resistencia equivalente de una asociación en paralelo es igual a la inversa de la suma de las inversas de cada una de las resistencias.<br />Existen dos casos particulares que suelen darse en una asociación en paralelo:<br />1. Dos resistencias: en este caso se puede comprobar que la resistencia equivalente es igual al producto dividido por la suma de sus valores, esto es:<br />2. k resistencias iguales: su equivalente resulta ser:<br />Asociación mixta<br />A veces una asociación mixta es necesaria ponerla en modo texto. Para ello se utilizan los símbolos quot;
+quot;
y quot;
//quot;
para designar las asociaciones serie y paralelo respectivamente. Así con (R1 + R2) se indica que R1 y R2 están en serie mientras que con (R1//R2) que están en paralelo. De acuerdo con ello, las asociaciones de la figura 5 se pondrían del siguiente modo:<br />a) (R1//R2)+(R3//R4)<br />b) (R1+R3)//(R2+R4)<br />c) ((R1+R2)//R3)+R4<br />1513205799465Para determinar la resistencia equivalente de una asociación mixta se van simplificando las resistencias que están en serie y las que están en paralelo de modo que el conjunto vaya resultando cada vez más sencillo, hasta terminar con un conjunto en serie o en paralelo. Como ejemplo se determinarán las resistencias equivalentes de cada una de las asociaciones de la figura 5:<br />a)<br />R1//R2 = R1//2<br />R3//R4 = R3//4<br />RAB = R1//2 + R3//4</<br />b)<br />R1+R3 = R1+3<br />R2+R4 = R2+4<br />RAB = R1+3//R2+4<br />c)<br />R1+R2 = R1+2<br />R1+2//R3 = R1+2//3<br />RAB = R1+2//3 + R4<br />Desarrollando se obtiene:<br />a)<br />b)<br />c)<br />Potencia que disipa una resistencia<br />Una resistencia disipa en calor una cantidad de potencia cuadráticamente proporcional a la intensidad que la atraviesa y a la caída de tensión que aparece en sus bornes. Esto es , aunque suele ser más cómodo usar la ley de Joule . Observando las dimensiones del cuerpo de la resistencia, las características de conductividad de calor del material que la forma y que la recubre, y el ambiente en el cual está pensado que opere, el fabricante calcula la potencia que es capaz de disipar cada resistencia como componente discreto, sin que el aumento de temperatura provoque su destrucción. Esta temperatura de fallo puede ser muy distinta según los materiales que se estén usando. Esto es, una resistencia de 2 W formada por un material que no soporte mucha temperatura, estará casi fría (y será grande); pero formada por un material metálico, con recubrimiento cerámico, podría alcanzar altas temperaturas (y podrá ser mucho más pequeña).<br />El fabricante dará como dato el valor en vatios que puede disipar cada resistencia en cuestión. Este valor puede estar escrito en el cuerpo del componente o se tiene que deducir de comparar su tamaño con los tamaños estándar y su respectiva potencia. El tamaño de las resistencias comunes, cuerpo cilíndrico con 2 terminales, que aparecen en los aparatos eléctricos domésticos suelen ser de 1/4 W, existiendo otros valores de potencias de comerciales de ½ W, 1 W, 2 W, etc.<br />Leyes de Kirchhoff de circuitos eléctricos<br />Las leyes (o Lemas) de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Robert Kirchhoff en 1845, cuando aún era estudiante. Estas son:<br />La Ley de los nodos o ley de corrientes.<br />La Ley de las quot;
mallasquot;
o ley de tensiones.<br />Son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de intensidad de corriente y potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de conservación de la energía.<br />En circuitos complejos, así como en aproximaciones de circuitos dinámicos, se pueden aplicar utilizando un algoritmo sistemático, sencillamente programable en sistemas de cálculo informatizado mediante matrices de un solo núcleo.<br /> El Multimetro:<br />Es el instrumento que utiliza en su funcionamiento los parámetros del amperímetro, el voltímetro y el Ohmimetro. Las funciones son seleccionadas por medio de un conmutador. Por consiguiente todas las medidas de Uso y precaución son iguales y es multifuncional dependiendo el tipo de corriente (C.C o C.A.)<br />El Multimetro Digital (DMM):<br />Es el instrumento que puede medir el amperaje, el voltaje y el Ohmiaje obteniendo resultados numéricos - digitales. Trabaja también con los tipos de corriente<br />El Amperímetro: Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y sus Submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio. Los usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos Corriente Alterna, usaremos el electromagnético.<br />El Voltímetro: Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V) con sus múltiplos: el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos como el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen Voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnéticos.<br />Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie.<br />El Ohmiómetro:<br />Es un arreglo de los circuitos del Voltímetro y del Amperímetro, pero con una batería y una resistencia. Dicha resistencia es la que ajusta en cero el instrumento en la escala de los Ohmios cuando se cortocircuitan los terminales. En este caso, el voltímetro marca la caída de voltaje de la batería y si ajustamos la resistencia variable, obtendremos el cero en la escala. Generalmente, estos instrumentos se venden en forma de Multimetro el cual es la combinación del amperímetro, el voltímetro y el Ohmimetro juntos. Los que se venden solos son llamados medidores de aislamiento de resistencia y poseen una escala bastante amplia.<br />Imagen de http://html.rincondelvago.com/000417330.jpg muestra la forma fisica de un multimetro digital<br />Protoboard<br />ProtoBoard o Breadboard: Es en la actualidad las placas de prueba más usadas están compuestas por bloques de plástico perforados y numerosas láminas delgadas -de una aleación de cobre, estaño y fósforo; que unen dichas perforaciones, creando una serie de líneas de conducción paralelas. Las líneas se cortan en la parte central del bloque de plástico para garantizar que dispositivos en circuitos integrados tipo DIP (Dual Inline Packages), puedan ser insertados perpendicularmente a las líneas de conductores. En la cara opuesta se coloca un forro con pegamento, que sirve para sellar y mantener en su lugar a las tiras metálicas. Un computador basado en el Motorola 68000-con varios circuitos TTL montados sobre una arreglo de protoboard.Debido a las características de capacitancia (de 2 a 30 pF por punto de contacto) y resistencia que suelen tener los protoboard están confinados a trabajar a relativamente baja frecuencias - inferiores a los 10 ó 20 MHzdependiendo del tipo y calidad de los componentes electrónicos utilizados.<br />3. Resultados y medidas<br />1 Medir cada elemento independientemente y determinar su porcentaje de error de cada elemento<br />Val. idealVal. medido% errorR1= 1k Ω981 ΩR2= 10K Ω9,85K ΩR3= 4,7K Ω4,59K ΩR4= 6,8K Ω6,65K ΩR5= 150 Ω148,9 ΩR6= 270KΩ262K ΩR7= 1K Ω979 ΩR8= 10K Ω9,8K ΩR9= 4,7K Ω4,71K ΩR10= 6,8K Ω6,7K ΩR11= 150Ω149,7 Ω<br /> 2 hacer el montaje de los siguientes circuitos una a la vez y responder las preguntas a continuación.<br />1663704445<br />3. Medir el re q de cada circuito<br />CircuitoValor medidoCircuito a14.15 KΩCircuito b13.39 KΩCircuito c4.25 KΩCircuito d11.54 KΩ<br />4. Calcular el req con lo valores ideales<br />CircuitoValor calculadoCircuito aCircuito bCircuito cCircuito d<br />5. Calcular el req con los valores medidos<br />CircuitoValor calculadoCircuito aCircuito bCircuito cCircuito d<br />Circuitos a, b, c, d hechos con electronics workbench versión 5.12 workbench corporativo todos los derechos reservados 1992-1995<br />4. Conclusiones <br />En el ultimo circuito ocurre algo particular y es que las resistencias R9, R10, R11 se encuentran en corto esto quiere decir que no poseen ningún valor en la resistencia equivalente por que el flujo de la corriente que pasa por ese sitio busca la menor resistencias y en este caso el flujo de la corriente en vez de pasar por las resistencias pasa por ese cable que estaría haciendo corto.<br />Es muy importante conocer el flujo de corriente en un circuito electrónico puesto que mas adelante cuando estemos trabajando compuertas lógicas necesitamos exactitud en los voltajes en cuando a los unos y ceros lógicos, también en el voltaje exacto que una compuerta lógica puede recibir que es de 5 voltios.<br />Aprendimos también que las leyes de Kirchhoff facilitan bastante el cálculo de mallas y nodos en un circuito electrónico y que su desfasamiento simplemente se debe al margen de error de las resistencias que componen el circuito.<br />5. Referencias<br />http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kirchhoff_de_circuitos_eléctricos<br />http://html.rincondelvago.com/000417330.jpg<br />http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Leyes-Kirchoff.php<br />http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_eléctrica<br />http://www.slideshare.net/Estefa_Arias/mallas-y-nodos-presentation<br />Autores: Velosa A. Silvia P. - León R. Cesar A.-Bello G. Iván D. - <br />