Laboratorio electrotecnia

1. LABORATORIO DE ELECTROTECNIA
HECTOR EDUARDO OSPINA BAYONA
CRISTIAN CAMILO SÁNCHEZ
ABNER QUINTERO OROZCO
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAÑA
FACULTAD DE INGENIERÍAS
INGENIERÍA MECÁNICA
2014

2. TRABAJO DE ELECTROTECNIA
HECTOR EDUARDO OSPINA BAYONA 180907
CRISTIAN CAMILO SÁNCHEZ 180928
ABNER QUINTERO OROZCO 180949
EDUARDO JESUS ANGARITA GUERRERO
INGENIERO ELÉCTRICO
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAÑA
FACULTAD DE INGENIERÍAS
INGENIERÍA MECÁNICA
2014

3. INTRODUCCIÓN
El amplio uso y el desarrollo creciente que ha experimentado la electricidad en
nuestra sociedad puede explicarse atendiendo a dos razones fundamentales:
- La electricidad constituye el medio más eficaz para transmitir otras formas
de energía (mecánica, química, térmica...) a grandes distancias y de forma
casi instantánea.
- La electricidad puede utilizarse en cantidades pequeñas muy controladas.
De esta forma las señales eléctricas nos sirven para codificar, intercambiar
y procesar información. Esta es la razón de interés primordial en la
ingeniería eléctrica de nuestros días.
Por consiguiente el estudio de esta y de la forma en cómo trabaja se hace
necesario pues en la actualidad tratar omitir estos conocimientos es casi imposible
pues convivimos con ella a diario, además todos alguna vez nos hemos
interrogado sobre la forma en que actúa la electricidad y su implementación en los
circuitos que son parte fundamental de la sociedad actual.

4. OBJETIVOS
 Evidenciar la ley de Ohm y Watt en circuitos en serie, paralelo y mixto
 Evidenciar el comportamiento de elementos activos, así como los diodos
emisores de luz

5. MARCO TEÓRICO
CIRCUITO ELÉCTRICO:
Un circuito eléctrico es una combinación de elementos conectados entre sí, que
generan, transportan electricidad por medio de conductores unidos de sus
extremos.
También es un camino cerrado en donde pasan electrones que consta de
generador, hilo conductor, receptor y elementos de control.
La finalidad de los circuitos es hacer que la corriente haga un trabajo útil como
iluminar, hacer mover un motor o hacer funcionar un aparato.
El circuito se conecta por series cuando los aparatos están conectados unos
seguidos de otros, o también se conectan en paralelo cuando los aparatos están
en distintas partes y el electrón que pasa por uno no llegue a los otros es decir el
circuito es separado.
LEY DE OHM:
La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm,
es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada
a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico
como son:
1- Tensión o voltaje "E", en volt (V).
2- Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A).
3- Resistencia "R" en ohm () de la carga o consumidor conectado al circuito.

6. Circuito eléctrico cerrado compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga eléctrica "R" y la
circulación de una intensidad o flujo de corriente eléctrica " I " suministrado por la propia pila.
Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la
corriente eléctrica a través de los mismos, cuando el valor de su resistencia varía,
el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma
inversamente proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la
corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente
disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la
tensión o voltaje se mantenga constante.
Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es
directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje
aumenta o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el circuito
aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la
resistencia conectada al circuito se mantenga constante.
Postulado general de la Ley de Ohm
El flujo de corriente en ampere que circula por un circuito eléctrico cerrado, es
directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e inversamente
proporcional a la resistencia en ohm de la carga que tiene conectada.

7. FÓRMULA MATEMÁTICA GENERAL DE REPRESENTACIÓN DE LA LEY DE
OHM
Desde el punto de vista matemático el postulado anterior se puede representar por
medio de la siguiente Fórmula General de la Ley de Ohm:
VARIANTE PRÁCTICA:
Aquellas personas menos relacionadas con el despeje de fórmulas matemáticas
pueden realizar también los cálculos de tensión, corriente y resistencia
correspondientes a la Ley de Ohm, de una forma más fácil utilizando el siguiente
recurso práctico:
Con esta variante sólo será necesario tapar con un dedo la letra que representa el
valor de la incógnita que queremos conocer y de inmediato quedará indicada con
las otras dos letras cuál es la operación matemática que será necesario realizar.
LEY DE WATT (POTENCIA ELÉCTRICA):
Para entender qué es la potencia eléctrica es necesario conocer primeramente el
concepto de energía, que no es más que la capacidad que tiene un mecanismo o
un dispositivo eléctrico de realizar un trabajo.
Cuando conectamos un equipo o consumidor eléctrico a un circuito alimentado por
una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M), como puede ser una batería, la
energía eléctrica que suministra fluye por el conductor, permitiendo que, por
ejemplo, una bombilla de alumbrado, transforme esa energía en luz y calor, o un
motor pueda mover una maquinaria.

8. De acuerdo con la definición de la física, “la energía ni se crea ni se destruye, se
transforma”. En el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en
la obtención de luz, calor, frío, movimiento (en un motor), o en otro trabajo útil que
realice cualquier dispositivo conectado a un circuito eléctrico cerrado.
La energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera, se mide en “joule” y se
representa con la letra “J”.
 Potencia Eléctrica
Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un
líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo
contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la
letra P.
Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia
en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica.
La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con
la letra “W”.
 Cálculo de potencia en una carga activa (resistiva)
La forma más simple de calcular la potencia que consume una carga activa o
resistiva conectada a un circuito eléctrico es multiplicando el valor de la tensión en
volt (V) aplicada por el valor de la intensidad (I) de la corriente que lo recorre,
expresada en Amper. Para realizar ese cálculo matemático se utiliza la siguiente
fórmula:
(Fórmula 1)
El resultado de esa operación matemática para un circuito eléctrico monofásico de
corriente directa o de corriente alterna estará dado en watt (W). Por tanto, si
sustituimos la “P” que identifica la potencia por su equivalente, es decir, la “W” de
watt, tenemos también que: P = W, por tanto,

9. Si ahora queremos hallar la intensidad de corriente ( I ) que fluye por un circuito
conociendo la potencia en watt que posee el dispositivo que tiene conectado y la
tensión o voltaje aplicada, podemos despejar la fórmula anterior de la siguiente
forma y realizar la operación matemática correspondiente:
(Fórmula 2)
Si observamos la fórmula 1 expuesta al inicio, veremos que el voltaje y la
intensidad de la corriente que fluye por un circuito eléctrico, son directamente
proporcionales a la potencia, es decir, si uno de ellos aumenta o disminuye su
valor, la potencia también aumenta o disminuye de forma proporcional. De ahí se
deduce que, 1 watt (W) es igual a 1 ampere de corriente ( I ) que fluye por un
circuito, multiplicado por 1 volt (V) de tensión o voltaje aplicado, tal como se
representa a continuación.
1 watt = 1 volt · 1 ampere

10. Desarrollo del laboratorio
Circuito en serie (resistencias)
R1=café; negro; rojo; plateado = 1000Ω
R2=amarillo; naranja; rojo; dorado = 4700Ω
R3=café; rojo; café; dorado =120Ω
1. Obtención del circuito por medio del multímetro.
 Voltajes en las resistencias:
𝑉𝑅1 = 0.87 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
𝑉𝑅2 = 4.03 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
𝑉𝑅3 = 0.11 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠

11.  Como el sistema está en serie la corriente total que circula por el circuito en
la misma:
𝐼𝑡 = 𝐼1 = 𝐼2 = 𝐼3 = 0.00087 𝐴
2. Obteniendo los datos de forma analítica:
 La resistencia total en el circuito en serie es.
𝑅 𝑇 = 5820 Ω
Por tanto la corriente total que circulara será:
𝐼𝑡 = 𝐼1 = 𝐼2 = 𝐼3 =
𝑉
𝑅𝑡
=
5 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
5820 Ω
= 0.000859106 𝐴
 Y sus respectivos voltajes son:
𝑉𝑅1 = 𝐼𝑡 ∗ 𝑅1 = (0.000859106)(1000) = 0.8591 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
𝑉𝑅2 = 𝐼𝑡 ∗ 𝑅2 = (0.000859106)(4700) = 4.0377 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
𝑉𝑅3 = 𝐼𝑡 ∗ 𝑅3 = (0.000859106)(120) = 0.1 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
Circuito en paralelo (resistencias)
R1=café; negro; rojo; plateado = 1000Ω
R2=amarillo; naranja; rojo; dorado = 4700Ω
R3=café; rojo; café; dorado =120Ω

12. 1. Obtención del circuito por medio del multimetro.
 Volteje en las resistencias es el mismo ya que es un circuito es paralelo
𝑉𝑅1 = 𝑉𝑅2 = 𝑉𝑅3 = 4.92 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
 Y sus corrientes son:
𝐼 𝑅1 = 4.8 𝑚𝐴
𝐼 𝑅2 = 1.035 𝑚𝐴
𝐼 𝑅3 = 41 𝑚𝐴
𝐼𝑡 = 47 𝑚𝐴
2. Obtención del circuito analíticamente.
 la resistencia total del circuito es :
𝑅 𝑇 = 104.7548 Ω
 por tanto la corriente total es:
𝐼𝑡 =
𝑉𝑡
𝑅𝑡
=
5 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
104.7548Ω
= 47.73 𝑚𝐴
 ahora obtenemos los voltajes para un sistema en paralelo son los mismos:
𝑉𝑡 = 𝑉𝑅1 = 𝑉𝑅2 = 𝑉𝑅3 = 5 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠

13.  entonces obteniendo la corriente a cada resistor en paralelo:
𝐼 𝑅1 =
𝑉𝑡
𝑅1
=
5 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
1000Ω
= 5𝑚𝐴
𝐼 𝑅2 =
𝑉𝑡
𝑅2
=
5 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
4700Ω
= 1.0638𝑚𝐴
𝐼 𝑅3 =
𝑉𝑡
𝑅3
=
5 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
120Ω
= 41.66𝑚𝐴
Circuito mixto (resistencias)
R1=café; negro; rojo; plateado = 1000Ω
R2=amarillo; naranja; rojo; dorado = 4700Ω
R3=café; rojo; café; dorado =120Ω

14. 1. obtención del circuito por medio del multímetro.
 Las corrientes del circuito mixto son:
𝐼𝑡 = 𝐼2 = 1.029 𝑚𝐴
𝐼1 = 0.11 𝑚𝐴
𝐼3 = 0.92 𝑚𝐴
 Los voltajes del circuito mixto son:
El voltaje de las resistencias R1 y R3 son los mismos puesto que el circuito
está en paralelo.
𝑉𝑅1 = 𝑉𝑅3 = 0.11 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
𝑉𝑅2 = 0.488 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
2. Resolviendo el circuito de forma analítica:
 La resistencia equivalente del arreglo en paralelo es:
𝑅1−3 = 107.1428Ω
 La resistencia total es la suma de la resistencia 𝑅1−3 y la R2 en serie:
𝑅 𝑇 = 4807.1428Ω
 La corriente total del circuito será:
𝐼𝑡 =
𝑉𝑡
𝑅𝑡
=
5 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
4807.1428Ω
= 1.04 𝑚𝐴
Por tanto es la misma corriente que circula por 𝐼2 = 1.04 𝑚𝐴
 Luego el voltaje en la R2 será:
𝑉𝑅2 = 𝐼𝑡 ∗ 𝑅2 = (1.04𝑚𝐴)(4700) = 4.88 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠

15.  Calculando el voltaje en la 𝑅1−3 será el mismo voltaje para R1ypara R2 ya
que están en paralelo
𝑉𝑅1−3 = 𝐼𝑡 ∗ 𝑅1−3 = (1.04 𝑚𝐴)(107.1428Ω) = 0.111 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
𝑉𝑅1−3 = 𝑉𝑅1 = 𝑉𝑅3 = 0.111 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
 Las corrientes de R1 y R3 serán:
𝐼 𝑅1 =
𝑉𝑅1
𝑅1
=
0.111 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
1000Ω
= 0.114 𝑚𝐴
𝐼 𝑅3 =
𝑉𝑅3
𝑅3
=
0.111𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠
120Ω
= 0.925 𝑚𝐴
𝐼𝑡 = 𝐼 𝑅1 = 𝐼 𝑅3 = 0.114 + 0.925 = 1.039 𝑚𝐴
CIRCUITOS ELÉCTRICOS CON LED
Utilizaremos 3 bombillos LED rojo o rosado y una resistencia R4 de 100 Ω y otra,
R5 de 220 Ω
R4 = café, negro, café = 100 Ω
Circuito en serie

16. 1. Para la resistencia de 100 Ω:
 El voltaje en cada uno de los elementos del circuito:
VR1 = 3,08 v
VLED = 1,9 v
 Corriente que circula por el circuito:
Como el circuito está en serie, la corriente es igual en cualquier punto
I = 31,3 A
2. Para la resistencia de 220 Ω:
 Voltaje:
VR1 = 3,21 v
VLED = 1,78 v
 Corriente:
Con la resistencia de 220 Ω tenemos una corriente I = 14,16 A por el circuito.
En este caso, utilizaremos la resistencia de 220 Ω por razones de protección en el
circuito. La resistencia de 100 Ω se recalienta, lo que genera pérdidas en forma de
calor y puede que en algún momento falle y el circuito tenga una sobrecarga. La
resistencia de 220 Ω deja circular menor corriente que la de 100 Ω, por lo tanto el
circuito es más seguro.

17. Circuito en paralelo
Se seguirá trabajando con la resistencia de 220 Ω por las razones dadas
anteriormente.
 Voltaje:
VR1 = 3,26 v
VLED 1 = VLED 2 = 1,72 v
 Corriente:
IR1 = IT = 14,32 A
ILED 1 = 5,35 A
ILED 2 = 5,38 A
Algunas pérdidas de corriente son generadas por la pérdida de energía en forma
de calor de la resistencia y posibles fugas en las conexiones del circuito.

18. Circuito mixto
 Voltaje:
VR1 = 1,59 v
VLED 1 = VLED 2 = 1,68 v
VLED 3 = 1,73 v
 Corriente:
IR1 = IT = 7,03 A
ILED 1 = 2,90 A
ILED 2 = 2,48 A
ILED 3 = IT = 7,03 A
Algunas pérdidas de corriente son generadas por la pérdida de energía en forma
de calor de la resistencia y posibles fugas en las conexiones del circuito.

19. CONCLUSIONES
El conocimiento de la forma en que operan los circuitos eléctricos es algo
sumamente importante para un ingeniero puesto que estamos en continuo
contacto con máquinas y herramientas que funcionan con electricidad, además
mediante la realización del laboratorio logramos observar la forma en que la ley de
Ohm y la ley de Watt funcionan en los circuitos en serie, paralelo y mixtos;
evidenciando además el comportamiento de los elementos activos como los
diodos emisores de luz (LED) en estos mismos tipos de circuitos, comprobando
que al variar el tipo de circuito, resistencia u otro elemento se puede controlar la
cantidad de corriente o voltaje que circula por el circuito.

20. ANEXOS