Este informe resume los resultados de un taller sobre electricidad donde se analizaron circuitos con resistencias en serie y paralelo. Se observó experimentalmente que en un circuito en serie la intensidad lumínica de las lámparas es menor que la de referencia debido a que la resistencia equivalente es mayor, mientras que en un circuito paralelo la intensidad es la misma que la de referencia a pesar de haber más resistencias. También se analizaron circuitos con dos resistencias en paralelo y se comprobó que al aumentar el valor de una de las resistencias, disminuye la intensidad
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Circuitos eléctricos en serie y paralelo
1. Informe taller de Electricidad
1. RESISTENCIAS EN SERIE Y EN PARALELO
Objetivo:
Evidenciar y analizar intensidades y diferencias de potencial eléctrico en circuitos
con resistencias en serie y en paralelo. Discutir los resultados registrados utilizando
las L leyes de Ohm y de Kirchhoff.
Fundamento:
Materiales y métodos: Según guía de actividades de electricidad de Física de la cátedra
de Física, Facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad de Buenos Aires,
correspondiente al 2° cuatrimestre de 2018.
RESULTADOS:
Tabla 1: Comparación de circuitos*
Circuito Intensidad
lumínica por
lámpara
Consecuencia
de apagar un
interruptor
Intensidad total
(It)
Intensidad
por lámpara
(I)
V total Resistencia
equivalente
1
(En serie)
Menor que la
intensidad
del circuito
de referencia.
Se apagan todas
las lámparas
conectadas en el
circuito.
Es menor que la
del sistema de
referencia, es ⅓
de la I rf
⅓ menor
que en el
sistema de
referencia
Igual al
sistema
de
referencia
es 3 veces la
resistencia
de referencia
2
(En
paralelo)
Igual de
intensa que la
del circuito
de referencia.
Se apaga solo la
lámpara
correspondiente
al interruptor.
Es tres (3) veces
mayor que la del
sistema de
referencia,
Es igual que
en el sistema
de referencia
Igual al
sistema
de
referencia
es ⅓ de la
resistencia
de referencia
*Completar comparando con el circuito de referencia (relación). Considerar que todas las lámparas tienen igual
resistencia R.
Discusión de resultados:
En el circuito 3, que corresponde al circuito de referencia, se tiene una sola resistencia conectada a
la batería, por lo tanto asumiendo que se trate de una batería ideal cuya resistencia interna es
despreciable, se puede suponer que la diferencia de potencial que cae sobre dicha resistencia de
referencia debe corresponder a la FEM de la batería, para que al hacer la diferencia el resultado sea
cero (0), además se tiene que la intensidad total del circuito de referencia tiene una única posibilidad
de circular la cual es circular a través de la resistencia y por lo tanto, la intensidad total del circuito y
la intensidad que atraviesa por la resistencia de referencia serán la misma, y se puede visualizar la
2. misma en la intensidad lumínica de una lámpara si se considera esta como una resistencia de
referencia.
Por otra parte, en el circuito 2 se pudo observar experimentalmente que al conectar 3 lámparas en un
circuito en paralelo la intensidad lumínica de cada lámpara no varía con respecto a la intensidad
lumínica de la lámpara del sistema de referencia, esto se debe que aunque se añadan más
``resistencias’’ al circuito al conectarlas en paralelo esto implica que una disminución a el valor de la
resistencia equivalente en paralelo de dicho circuito (ver justificación matemática en el anexo de
cálculos), lo cual implica un aumento en la corriente total que circula por dicho circuito (aumenta el
triple la intensidad porque se tienen 3 resistencias de igual valor a la resistencia de referencia), al
dividirse dicha intensidad total entre cada una de las resistencias va a circular por cada una de ellas
una intensidad de igual magnitud puesto que son iguales y teniendo en cuenta la ley de Kirchoff la
suma de las 3 intensidades de corrientes de las resistencias que conforman el circuito en paralelo
debe ser equivalente a la intensidad de corriente total que circula por el circuito, lo cual implica que
la intensidad lumínica de cada una de las lámparas del circuito sea igual a la intensidad lumínica de
la lámpara de referencia.
Además se debe considerar que la diferencia de potencial que cae sobre las resistencias en paralelo
es la misma que cae sobre la resistencia de referencia, ya que las 3 resistencias se conectan en los
mismos puntos del circuito, es decir, en los mismos potenciales y otra característica que se pudo
notar de los sistemas en paralelo fue que al accionar el interruptor de alguna de las lámparas se
podía apagar una de ellas independientemente de las otras dos, esto se debe a que al estar
conectadas en paralelo, abrir o interrumpir uno de los caminos por él circula la corriente no implica la
apertura del circuito completo, sino que se abre una sola rama del mismo y la corriente puede seguir
circulando por las 2 ramas restantes.
Continuando tenemos que para el circuito 1, las tres resistencias se encuentran conectadas en un
circuito en serie y se pudo observar experimentalmente que al pagar uno interruptor de una de las
lámparas, las otras dos se apagan simultáneamente, esto se debe a que en un circuito en serie
todos los interruptores deben estar cerrados puesto que el circuito solo tiene una única rama por la
que puede circular y el abrir un interruptor ocasiona la apertura del circuito completo y por tanto se
detiene completamente la circulación de la corriente eléctrica. Por otra parte, se pudo notar que al
estar el circuito funcionando la intensidad lumínica de las lámparas es considerablemente menor que
la lámpara de referencia, esto se debe a que al tratarse de un circuito de 3 resistencias de igual valor
a la resistencia de referencia conectadas en serie, la resistencia equivalente de dicho circuito en serie
seria 3 veces mayor a la resistencia de referencia y como la intensidad de la corriente es
inversamente proporcional al valor de la resistencia equivalente, se tiene que en el circuito en serie el
valor de la intensidad de corriente es ⅓ de la intensidad del circuito de referencia.
Cabe destacar que no hay diferencias entre la intensidad que circula por cada lámpara y la intensidad
total del circuito en serie, porque al tratarse de un circuito que no tiene más ramas este no presenta
nodos (puntos en el que la corriente se divide), y por lo tanto toda la corriente que sale ‘’sale’’ del
potencial positivo ‘’entra’’ al potencial negativo (no se pierde ni se genera más), por lo tanto debe
circular por las tres resistencias (lámparas) una corriente de igual intensidad. En cuanto a la
diferencia de potencial total del circuito en serie, este debe ser como se planteó anteriormente, igual
a la FEM de la batería para que al restarlas el resultado sea cero (0), pero como se trata de un
circuito en serie de acuerdo a la segunda ley de Kirchoff se tiene que la caída de potencial total debe
ser igual a la suma de las caídas de potencial sobre cada una de las resistencias, teniendo en cuenta
que las 3 resistencias del circuito en serie son iguales a la resistencia de referencia y que por ellas
circula la misma intensidad de corriente, se puede plantear que la diferencia de potencial que cae
sobre cada una de las resistencias (lámparas) es igual para cada una de ellas, y correspondiendo
entonces a ⅓ de la FEM.
Conclusión
Los resultados obtenidos fueron acordes a lo esperado, se pudo observar experimentalmente como
disminuye la intensidad lumínica de las lámparas al estar conectadas en serie respecto con la de
referencia y como no se modifica su intensidad lumínica al estar conectadas en paralelo. También se
3. pudo notar cómo al abrir un interruptor en paralelo se afecta al resto del circuito mientras que al
abrirlo en un circuito en serie si se afecta a la circulación de la corriente en el circuito total, dando
como resultado que se apaguen todas las lámparas.
2. ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS SIMPLES
Actividad 1
Objetivo: Medir y analizar diferencias de potencial e intensidades en distintos puntos de un circuito.
Actividad 2
Objetivo: Analizar cómo se modifica la diferencia de potencial e intensidad de corriente al
variar una resistencia del circuito.
Resultados:
Tabla 2: Datos experimentales y predicción teórica.
ACTIVIDAD 1 ACTIVIDAD 2
Esquema
del
circuitos
Teórico Experimental Teórico Experimental
ΔV bornes 9 V 8,4 士 0,1 V V 9 V 8,4 V 士 0,1 V
ΔVac 9 V 7,7 士 0,1 V 9 V 7,7 V / 7,7 士 0,1 V
Req 236,29 Ω 235,1 士 0,1 Ω 267,03 Ω 266,1 士 0,1 Ω
Itotal 38,08 mA 33,7 士 0,1 mA 33,7 mA 29,4 士 0,1 mA
IR1 19,02 mA 16,8 士 0,1 mA 19,02 mA 16,4 士 0,1 mA
IR2/R4 19,06 mA 16,6 士 0,1mA 14,68 mA 12,5 士 0,1 Ω
ΔVR1 9 V 7,70 士 0,1 V 9 V 7,70 士 0,1 V
ΔVR2/R4 9 V 7,70 士 0,1 V 9 V 7,73 士 0,1 V
R1 473,1 Ω 473,1 Ω 士 0,1 Ω 473,1 Ω 473,1 Ω 士 0,1 Ω
R2 472,1 Ω 472,1 Ω 士 0,1 Ω - -
4. R4 - - 613,1 Ω 613,1 Ω 士 0,1 Ω
Error de 0 ohmetro - 0.9 Ω - 0,9 Ω
**Colocar en el esquema la posición de amperímetro y voltímetro. No olvide medir experimentalmente el
valor de las resistencias y la diferencia de potencial entre los bornes de la batería. (ver anexos de cálculos)
Discusión de resultados
En la segunda parte del presente trabajo práctico se realizó una experiencia en la cual se contaba
con dos circuitos eléctricos, ambos con conexiones en paralelo de dos resistencias, con la diferencia
en que el circuito de la actividad 2 el valor de una de sus resistencias era mayor con respecto a la
circuito de la actividad 1, se debe tener en cuenta que al tratarse de circuitos en paralelo la caída de
potencial sobre las resistencias que conforman ambos circuitos debería ser la misma ya que se
empleó en ambas actividades la misma fuente de energía.
Continuando se tiene que la resistencia equivalente en paralelo del circuito de la actividad 2 aumento
con respecto a la del circuito de la actividad 1, lo cual implica que la intensidad total del circuito 2
disminuye con respecto a el circuito 1 puesto que en ambos la caída de potencial es la misma como
se planteó con anterioridad, esto se hizo evidente experimentalmente tal y como se puede observar
en los resultados obtenidos, además es posible explicar que al aumentar la resistencia equivalente
del circuito la intensidad de corriente que circula por esta va a ser menor ya que le cuesta más su
tránsito puesto que se tiene una mayor resistencia.
Finalmente se puede decir que aunque se notaron algunas diferencias entre los resultados teóricos
calculados ( ver en el anexo de cálculos) y los resultados obtenidos experimentalmente estas fueron
mínimas y se puede decir que los resultados experimentales obtenidos concordaron con lo planteado
teóricamente, además se tuvo en cuenta que el instrumento de medición (Tester) contaba con un
error de cero, que al tratarse de un error de tipo sistemático, pudo identificarse y corregirse,
permitiendo así que los valores medidos fueran aptos para realizar una estimación adecuada de los
cambios que sufre el circuito eléctrico al aumentar una de las resistencias que se encuentra
conectadas en paralelo. También consideramos que al medir el potencial de la batería utilizada
obtuvimos un valor de 8,4 V, esto se lo adjudicamos a una resistencia interna de la fuente que generó
diferencias en los valores de intensidad de corriente medidos y por otro lado, el valor del potencial
sobre a y c difería del que teníamos en la batería, esto puede deberse a que las conexiones del
protoboard/cables y pines ofrecían cierta resistencia que disminuyó dicho potencial (porque equivalen
a resistencias en serie), además se hace necesario destacar que los esquemas de la posición en la
que se conectaron el amperímetro y el voltímetro en el circuito se encuentran en el anexo de
cálculos.
Conclusión
Se puede concluir que mediante las actividades experimentales se pudo realizar una estimación de
los cambios que surge en el circuito eléctrico conectado en paralelo al aumentar el valor de una de
las resistencias que lo conforman, además los resultados obtenidos experimentalmente obtenidos
concuerdan con los que se esperaban obtener de acuerdo a los cálculos teóricos realizados.
Anexo de cálculos
1. RESISTENCIAS EN SERIE Y EN PARALELO
7. Actividad 2
Posición del amperímetro y el voltímetro
a continuación se representa en el esquema la ubicación en el circuito de los instrumentos de
medición utilizados en el trabajo práctico, teniendo en cuenta que el amperímetro se debe conectar
en serie la fuente de voltaje y la resistencia equivalente de forma que toda la corriente que circula
entre esos dos puntos va a pasar por el amperímetro, por otra parte el voltímetro es el instrumento
que 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.