Circuitos y mediciones basicas

ELECTRÓNICA I INFORME DE LABORATORIO No. I, 16 DE AGOSTO DE 2018 1
Circuitos y mediciones básicas
Ivan Camilo Ramírez Gil1
, Jordin Enrique Vanegas Melo 2
1
Estudiante IV semestre de Ingeniería Electrónica Tunja, Código
2
Estudiante IV semestre de Ingeniería Electrónica Tunja, Código 201621946
En el siguiente informe se intenta evidenciar las diferencias entre los datos recopilados de tipo teórico, práctico y
simulado, basándose en un circuito netamente resistivo que comprende en doce resistencias y dos fuentes para
suministrar dos voltajes en dc al circuito, hallando sus diferentes magnitudes como lo son la corriente y voltaje en
cada resistencia, luego se evidencia el comportamiento de la tensión almacenada en un condensador que con ayuda de
un interruptor se causa su cargue y descargue de una manera dinámica.
Palabras clave— Resistencias, carga y descarga, método de mallas y nodos, Osciloscopio.
I. INTRODUCCION
La Ley de Ohm y las Leyes de Kirchhoff son
aquellas a las que se puede acudir para calcular las
principales magnitudes eléctricas en un circuito,
siempre y cuando se hable de un lazo cerrado lineal,
comúnmente se hace el empleo de las leyes para evitar
daños a los componentes y anteponerse ante posibles
fallos por falta o exceso de alguna magnitud, las leyes
de Kirchhoff establecen dos métodos de resolución de
circuitos en donde cualquiera de los dos es válido al
calcular las magnitudes, uno de los métodos se basa en
la búsqueda de corrientes de cada malla, denominado
ley de Kirchhoff para voltajes (LKV) y el otro método
se basa en la búsqueda de voltajes, denominado ley de
Kirchhoff para corrientes (LKC).
Las mismas se emplean con ayuda de la Ley de
Ohm, pues se puede expresar un voltaje en términos de
corriente por resistencia o una corriente en términos de
voltaje entre resistencia, se puede evidenciar que tan
exactas son las leyes con respecto a la realidad
resolviendo un circuito de manera teórica, midiéndolo
de manera física y simulándolo de manera informática
con los mismos valores en todos los casos y de allí
concluir un margen de error o una aproximación.
Un condensador es básicamente dos placas paralelas
de material conductor separadas por un material
dieléctrico no conductor que presentan un fenómeno de
almacenamiento de tensión representada en una
magnitud de capacitancia y en unidades de Faradios, la
capacidad de almacenamiento de un condensador es
dependiente del tamaño de las placas que lo conforman,
los materiales utilizados en su fabricación y la distancia
entre sus placas, una variable muy influyente en el
valor de la capacitancia es el material dieléctrico
utilizado ya que dependiendo de las propiedades
eléctricas que este tenga se podrá o no almacenar más
tensión en el capacitor o con mayor o menor tiempo.
Por definición, un condensador tiene la capacidad de un
faradio cuando al almacenar la carga de un coulomb su
potencial aumenta en un volt, por lo que se deduce que
la cantidad de un faradio es demasiada y es más normal
encontrar las cantidades de las componentes
acompañadas de sufijos como el mili, el micro o el
pico. Para observar el comportamiento de un
condensador puede realizarse a través de una gráfica de
voltaje contra tiempo, sin embargo, se necesitará de la
ayuda de un osciloscopio y un interruptor para
suministrar voltaje con mayor dinámica y así apreciar
el proceso de carga y descarga de un condensador.
II. PROCEDIMIENTO
En la primera parte de este laboratorio se debieron
escoger un número de resistencias con un rango de 100
ohm a 10Kohm, al tener cada una de estas resistencias
se procedió a conectar doce de estas que fueron
seleccionadas para realizar el punto número uno de la
guía haciendo que este formara un circuito mixto con
cada una de sus mallas y nodos; al tener cada una de
estas características se halló de manera teórica y
experimental (mediante el uso del voltímetro). El
voltaje para el caso de cada nodo y la corriente para
cada una de las mallas.
En la segunda parte, se escogió tres resistencias
aleatorias y un capacitor de 1000µF a 35V.
Posteriormente se conectó cada uno de los elementos
de manera mixta. Para ubicar los tiempos y voltajes de
carga y descarga del condensador se utilizó el
INFORME DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I, DOCENTE ORLANDO FERNÁNDEZ NARANJO

osciloscopio. Ambos procesos fueron realizados de
manera teórica y experimental.
III. DESARROLLO DE LA PRACTICA
Materiales:
• Osciloscopio.
• Multímetro.
• Resistencias.
• Fuente DC.
• Caimanes.
• 1 condensador electrolítico entre 500µF a
2200µF.
• 1 interruptor.
• Protoboard.
A. Montaje No. 1
Figura 1. Circuito resistivo
1. Escogemos aleatoriamente 12 resistencias sin
que ninguna combinación se repita.
Figura 2. Código de colores
Hallamos el valor de las resistencias
basándonos en el código de colores de la
figura 2.
Resist
encia
1Ra.
Banda
2Ra.
Banda
3Ra.
Banda
Valor
R1 Amarill
o
Morado Rojo 4.7kΩ
R2 Marrón Negro Naranja 10kΩ
R3 Rojo Rojo Rojo 2.2kΩ
R4 Azul Gris Dorado 6.8Ω
R5 Marrón Negro Negro 10Ω
R6 Marrón Gris Marrón 180Ω
R7 Naranja Naranja Rojo 3.3kΩ
R8 Marrón Verde Negro 15Ω
R9 Verde Azul Rojo 5.6kΩ
R10 Gris Rojo Negro 82Ω
R11 Marrón Negro Rojo 1kΩ
R12 Azul Rojo Marrón 620Ω
2. Conectamos las resistencias como se indica en
la figura 1 utilizando la estructura del
protoboard, utilizamos los buses del
protoboard para conectar las fuentes de
voltaje.
Figura 3. Montaje en protoboard del Montaje No. 1
3. Realizamos la identificación y numeración de
todos los nodos y todas las mallas en el mismo
circuito. Realizamos el análisis teórico del
circuito del primer montaje obteniendo
voltajes y corrientes.
Identificación y numeración de todas las mallas

Figura 4. Identificación y numeración de las mallas
Al realizar la identificación y numeración de
cada una de las mallas pudimos realizar el
desarrollo por método de mallas para
encontrar la corriente (I) que circula a través
de cada una de ellas, donde se sacaron las
siguientes ecuaciones:
Método de mallas
Los resultados de cada una de las corrientes
son:
Identificación y numeración de todos los
nodos
Figura 5. Identificación y numeración de los nodos
Al realizar la identificación y numeración de
cada uno de los nodos pudimos hacer el
desarrollo por método de nodos para encontrar
el voltaje (V) que existe en cada uno de los
nodos, donde al hacer el análisis pudimos
observar que el valor del voltaje que existe a
través del nodo D y G eran valores ya
conocidos por el método utilizado. se sacaron
las siguientes ecuaciones:
Método de nodos
Nodo A
Nodo B
Nodo C
Nodo D
Nodo E
Nodo F
Nodo G
Los resultados de cada una de los voltajes es:

4. Utilizamos el multímetro para medir voltaje y
corriente en todos los nodos y mallas
respectivamente para así poder realizar la
comparación de los resultados de voltaje y
corriente en los diferentes métodos (teórico,
simulación, práctico medido).
5. Realizamos simulaciones del primer montaje
para conocer valores de voltajes y corrientes
en cada uno de los elementos.
Simulación
Figura 6. Simulación del Montaje No. 1para corrientes
Figura 7. Simulación de corriente en la malla I3
Figura 8. Simulación del Montaje No. 1 para voltajes
Figura 9. Simulación del voltaje en el nodo E
A partir de cada uno de los valores obtenidos mediante
los diferentes métodos (teórico, simulación, práctico
medido), procedemos a realizar tablas donde se
aprecien mejor los valores obtenidos por cada uno de
ellos, cabe destacar que para los valores obtenidos
teóricamente se hace uso de la ley de Ohm ecuación
(3).
(3)
TABLA 1. VOLTAJES POR METODO DE NODOS
TABLA DE VOLTAJES ANALIZANDO EL
MONTAJE POR EL METODO DE NODOS
NODO VALOR
TEORICO SIMULADO PRACTICO
MEDIDO
A 14.9676V 15V 15.02V
B 14.43V 14.4V 14.30V
C 11.997V 12V 10.02V
D 15V 15V 15.02V
E 14.63V 14.6V 14.62V
F 9.30V 9.37V 9.26V
G 10V 10V 10.04V
TABLA 2. CORRIENTES POR METODO DE MALLAS
TABLA DE CORRIENTES ANALIZANDO EL
MONTAJE POR EL METODO DE MALLAS
MALLA VALOR
TEORICO SIMULADO PRACTICO
MEDIDO
I1 0.12µA 0.08µA 0.1µA
I2 57µA 57µA 54µA
I3 1.09mA 1.1mA 1.05mA
I4 296µA 296µA 290µA
I5 -7.34mA 7.34mA 7.30mA
I6 2.03mA 2.03mA 1.98mA

I7 25.6mA 25.6mA 25.3mA
6. A partir de las mediciones hechas de cada
corriente de malla y cada voltaje de nodo en el
circuito del primer montaje, realizamos el
cálculo de voltaje y corrientes en cada una de
las respectivas resistencias.
TABLA 3. VOLTAJES PARA CADA UNA DE LAS
RESISTENCIAS
TABLA DE VOLTAJES PARA CADA UNA DE
LAS RESISTENCIAS
RESIST
ENCIAS
VALOR
TEORI
CO
SIMULAD
O
PRACTICO
MEDIDO
R1 0.56mV 0.57mV 0.47mV
R2 0.57V 0.57V 0.54V
R3 2.4V 2.41V 2.31V
R4 2.01V 2.02V 1.97V
R5 0.57mV 0.57mV 0.54mV
R6 186mV 187mV 179.3mV
R7 2.62V 2.64V 2.58V
R8 0.3831V 0.38V 0.378V
R9 5.26V 5.24V 5.2V
R10 0.6261V 0.63V 0.622V
R11 9.37V 9.37V 9.28V
R12 14.61V 14.6V 14.46V
TABLA 4. CORRIENTES PARA CADA UNA DE LAS
RESISTENCIAS
TABLA DE CORRIENTES PARA CADA UNA DE
LAS RESISTENCIAS
RESIST
ENCIAS
VALOR
TEORI
CO
SIMULAD
O
PRACTICO
MEDIDO
R1 0.12 µA 0.08µA 0.1 µA
R2 57 µA 57µA 54 µA
R3 1.09mA 1.1mA 1.05mA
R4 296 µA 296µA 290 µA
R5 56.9 µA 56.9µA 53.9 µA
R6 1.03mA 1.04mA 0.996mA
R7 0.79mA 0.80mA 0.76mA
R8 25.5mA 25.6mA 25.2mA
R9 940 µA 936µA 0.93mA
R10 7.63mA 7.64mA 7.6mA
R11 9.37mA 9.37mA 9.28mA
R12 23.6mA 23.6mA 23.3mA
7. Por último, comparamos los resultados
teóricos con los obtenidos en las mediciones y
con los resultados de las simulaciones.
Al comparar los resultados obtenidos mediante
cada uno de los métodos implementados
(teórico, simulación, práctico medido)
podemos observar que hay una pequeña
variación de valores entre los diferentes
métodos aplicados. Existe una mayor
variación en el método práctico medido
respecto a los otros, esto puede ser un error al
realizar medidas con el multímetro o porque la
fuente DC no arrojaba los voltajes totalmente
correctos como se pedía suministrar en la guía
o en el montaje 1.
B. Montaje No. 2
Figura 10. Circuito RC
1. Implementamos el circuito de la figura 10
utilizando valores de resistencias del orden de
kΩ, el capacitor que utilizamos es de 1000µF a
35V.
Hallamos el valor de las resistencias
basándonos en el código de colores de la
figura 2.
Resistenci
a
1Ra.
Banda
2Da.
Banda
3Ra.
Banda
Valor
R13 Marrón Verde Rojo 1.5kΩ
R14 Naranja Negro Rojo 3kΩ
2. Conectamos los elementos tal y como se
indica en la figura 10 utilizando la estructura
del protoboard.

Figura 11. Montaje en protoboard del Montaje No. 2
3. Mediante el osciloscopio ubicamos la división
de tiempos y voltajes para apreciar el ciclo de
carga y descarga.
Figura 12. Carga de un condensador observada mediante
osciloscopio
Figura 13. Descarga de un condensador observada mediante
osciloscopio
4. Realizamos tablas incluyendo tiempos y
voltaje de carga y descarga sobre el
condensador.
TABLA 5. CARGA DE UN CONDENSADOR (MEDIDO)
CARGA DE UN CONDENSADOR
(MEDIDO)
TIEMPO (s) VOLTAJE (V)
1 3.59
2 6.4
3 8.6
4 10
5 11
6 11.8
7 12.3
8 12.6
9 13.1
10 13.6
11 13.8
12 14
13 14.1
14 14.3
TABLA 6 . DESCARGA DE UN CONDENSADOR
(MEDIDO)
DESCARGA DE UN
CONDENSADOR
(MEDIDO)
1 14.3
2 14.1
3 14
4 13.8
5 13.6
6 13.1
7 12.8
8 12.1
9 11.3
10 10.6
11 9.6
12 8.31
13 7
14 5
15 2.59
5. Realizamos la simulación del segundo montaje
para observar la carga y descarga de un
condensador.

Simulación
Figura 14. Simulación del Montaje No. 2, carga del
condensador
Figura 15. Simulación del Montaje No. 2, descarga del
condensador
6. Luego determinamos la expresión matemática
que relaciona el comportamiento del circuito
RC con ecuaciones demostradas previamente
en clase de manera teórica.
Las expresiones matemáticas que determinan el
comportamiento de un condensador varían en si para
carga y descarga siendo:
(1)
(2)
Siendo la ecuación (1) la ecuación que determina el
comportamiento del condensador para su descarga y
por consiguiente la ecuación (2) seria para determinar
la carga del condensador, estas ecuaciones aparecen
de:
La ley de Ohm:
(3)
Definición de capacitancia:
(4)
Definición de corriente:
(5)
Y la constante de tiempo Tao (τ):
(6)
Siendo V el voltaje, I la corriente, R la resistencia, Q la
carga y C la capacitancia, es decir para llegar a la
ecuación (1) y (2) se parte de las ecuaciones (3), (4),
(5) y (6) que al igualar derivar e integrar entre unos
límites de tiempo respectivos se logra tener como
resultado las ecuaciones de cargue y descargue del
condensador.
7. Para determinar la constante de tiempo
utilizaremos la ecuación (6).
De manera que contamos con R13= 1.5 kΩ y R14= 3
kΩ, se sabe que un condensador se puede asimilar en
voltaje en DC como un circuito abierto por lo que
nuestra resistencia total seria:
Y reemplazando quedaría:
Por lo que al usar nuestra ecuación (6) seria:

Para finalmente ser nuestro Tao:
Una vez que ya tengamos nuestra constante de tiempo
ahora podemos calcular los valores del voltaje
almacenado por el condensador de manera teórica
utilizando la ecuación (1) para la descarga y la (2) para
la carga al reemplazar los valores de tiempo y sabiendo
que el valor de la fuente fue de 15V, de lo cual
obtenemos la siguiente tabla:
TABLA 7 . CARGA DE UN CONDENSADOR (TEORICO)
CARGA DE UN
CONDENSADOR
(TEORICO)
1 2.99
2 5.38
3 7.3
4 8.83
5 10.06
6 11.04
7 11.84
8 12.46
9 12.97
10 13.37
11 13.69
12 13.95
13 14.16
14 14.33
15 14.64
Ahora consiguientemente utilizamos la ecuación de
descargue del condensador para sintetizar la siguiente
tabla que comprende los datos de tiempo y voltaje:
Tabla 8. Descarga de un condensador (TEORICO)
DESCARGA DE UN
CONDENSADOR
(TEORICO)
1 14.67
2 14.34
3 14.03
4 13.72
5 13.42
6 13.12
7 12.83
8 12.55
9 12.28
10 12.01
11 11.74
12 11.48
13 11.23
14 10.98
73 2.96
En este caso el ultimo valor que hacemos es en el
segundo 73 que equivale casi en su totalidad al
segundo 1 de carga, ya que si fuéramos de uno en uno
la descarga tomaría muchas casillas dentro de la tabla
por lo que es mejor hacerlo en intervalos de 5
segundos para minimizar la tabla y ver los cambios
más notorios en las comparaciones, es curioso ver
como teóricamente un condensador se descarga
muchísimo más lento que en la realidad mientras que
en su cargue los datos son casi exactos.
Podemos comparar ambos resultados mediante una
gráfica:
Grafica 1. Comparación descargue de condensador
(osciloscopio vs teórico)

En la gráfica del descargue podemos observar
claramente como en los cálculos el condensador se
demora mucho más en descargar.
En la siguiente gráfica se muestra la comparación del
cargue del condensador con los dos métodos siendo el
teórico más similar a la realidad en este caso.
Grafica 2. Comparación cargue del condensador
(osciloscopio vs teórico)
IV. ANALISIS DE RESULTADOS
Se pueden apreciar grandes diferencias entre los
valores medidos, teóricos y simulados siendo los
teóricos y los simulados los más similares, esto porque
se trabajan en condiciones casi que ideales puesto que
los valores ingresados en la simulación son los mismos
utilizados para realizar todo tipo de cálculos y en
consecuencia deberían ser casi los mismos valores a
diferencia de las decimas tomadas.
También podemos contemplar que tanto la corriente
como el voltaje se concentran en unas resistencias en
especial esto es debido a su valor entre las otras es
decir que gracias a que su resistencia es mayor o menor
con respecto a las otras la corriente fluirá en mayor o
menor intensidad y así mismo el voltaje se verá
afectado por consecuencia de su corriente como lo
indica la ley de Ohm.
Se pudo observar como el cargue y descargue de un
condensador es muy dependiente de las resistencias
usadas pues estas son las que permitirán almacenar con
mayor o menor velocidad el voltaje en el condensador
y lógicamente por la fuente suministrada ya que el
condensador nunca tendrá ni siquiera el mismo valor de
la fuente almacenado dentro de sí.
Se pudo notar que un condensador comienza a
descargarse en la ausencia de voltaje y existiendo un
consumidor la velocidad con que lo haga variará, en
este caso la descarga fue pequeñamente más demorada
en comparación con su cargue, esto en la práctica.
Podemos ver que el margen de error en el cálculo del
valor de la resistencia por código de colores al medido
oscila en ± 5% que es la tolerancia indicada por código
de colores que traen las resistencias.
Para las mallas hallamos un margen de error de ±
0,54% en comparación de los datos calculados con los
medidos y simulados, por lo que nos da gran confianza
en los datos calculados, mientras que en los nodos
hallamos un margen de error del ± 16,66% por lo que
se puede dudar de los resultados de los nodos.
Para las magnitudes sobre las resistencias hallamos un
± 17,54% de margen de error al calcular el voltaje
sobre las resistencias en relación con los datos
obtenidos en medición y en simulación mientras que al
ver la corriente que fluía a través de esta solo varia el ±
0,96% en comparación de los resultados obtenidos en
la simulación y la medición.
CONCLUSION
Es de gran importancia tener los valores de las
resistencias los más exactas posibles, se pudo apreciar
de qué manera las décimas afectan un resultado al igual
que la calidad de los elementos de medición ya que
gracias a estos es que se produce el error en mayor o
menor medida, la tolerancia de las resistencias se hace
bastante notoria cuando hay más cantidad de
resistencias conectadas en un circuito.
La simulación y los datos teóricos sirven como una
orientación, pero no son de fiar al cien por ciento
porque siempre se llevan a cabo en supuestos
ambientes ideales que no tienen el 100% de fiabilidad
con la realidad, pero es un ambiente muy aproximado
por lo que hay que contar con materiales que tengan
una tolerancia esperando que no se dañen.
Es anormal que la descarga del condensador se de
en un tiempo tan extenso en los cálculos teóricos, están
realmente desligados de la realidad y pensamos que es
porque no se tiene en cuenta el consumo que representa
la resistencia al momento que deja de existir el voltaje
por parte de la fuente.
Una de las razones del porque se presentaron las
diferencias en los cálculos era porque medir con el
multímetro era muy impreciso en el segundo preciso
por lo que el osciloscopio nos daba una base un poco
más sólida en que fijar nuestros datos, pues el
condensador se cargaba relativamente rápido y en
intervalos de 1 segundo era casi que imposible ser
exactos usando el multímetro.
Los datos de tensión fueron más inexactos que los
obtenidos por corrientes por lo que es cuestionable si el

ELECTRÓNICA I INFORME DE LABORATORIO No. I, 16 DE AGOSTO DE 2018
10
método es un poco más inexacto por la cantidad de
decimas utilizadas o por cálculos mal elaborados.

Circuitos y mediciones basicas

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a Circuitos y mediciones basicas

Similar a Circuitos y mediciones basicas (20)

Último

Último (20)

Circuitos y mediciones basicas