Circuitos eléctricos y electrónicos

INFORME DE LABORATORIO N° 01
• TÍTULO
RECONOCIMIENTO DE EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES DE CORRIENTE
CONTINUA.
• OBJETIVO
⋅ Verificar la correcta operación o utilización de los diferentes equipos,
instrumentos, materiales y accesorios de laboratorio de corriente continua.
• FUNDAMENTO TEÓRICO
Laboratorio. Es el recinto donde se ejecutan o realizan los experimentos. Consta de muebles como mesas,
sillas, estantes, equipos y todo tipo de instrumentos y materiales necesarios para realizar pruebas.
Equipo. Es un dispositivo que realiza pruebas obteniendo parámetros combinados. Posee una fuente de
alimentación y un manual de utilización.
Instrumentos. Obtiene la medida de los parámetros que se van a utilizar en el experimento.
• Resistencia ( ) se mide con el Ohmnímetro (Ohmnios).
• Tensión ( V ) se mide con el Voltímetro(Voltios).
• Intensidad de corriente ( A ) se mide con el Amperímetro(Amperios).
• Potencia (Watts) se mide con el Vatímetro.
Materiales.
• Fuente de tensión en corriente continua.
• Resistencias fijas y variables
Accesorios.
• Conectores
• PROCEDIMIENTO
Copiar todas las características de los instrumentos y materiales y verificar su utilización.
INSTRUMENTOS:
• MULTÍMETRO (Marca SANWA modelo CD800); comprende:
Voltímetro C.C. Rango: 0 − 600V
Voltímetro C.A. Rango: 0 − 600V
Miliamperímetro C.C. Rango: 0 − 320mA
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Miliamperímetro C.A. Rango: 0 − 320mA
Ohmnímetro Rango: 0 − 50M
Fuente de Alimentación: 4 Baterías 1.5V AA
• MULTÍMETRO (Marca FLUKE modelo 11)
Voltímetro C.C. Rango: 0 − 600V
Voltímetro C.A. Rango: 0 − 600V
Ohmnímetro Rango: 0 − 50M
Capacímetro Rango: 0 − 99F
Fuente de Alimentación: Batería 9V
• MULTÍMETRO (Marca PRASEK modelo PR−6060)
Voltímetro C.C. Rango: 200mV − 1000V
Voltímetro C.A. Rango: 0 − 700V
Amperímetro C.C. Rango: 0 − 20A
Amperímetro C.A. Rango: 0 − 20A
Miliamperímetro C.C. Rango: 0 − 200mA
Miliamperímetro C.A. Rango: 0 − 200mA
Ohmnimetro Rango: 0 − 200M
Capacímetro Rango: 0 − 20F ; 0 − 200F ; 0 − 20pF
Fuente de Alimentación: Batería 9V
• VATÍMETRO (Marca YOKOGAWA modelo 2041)
Tensión : 120V Corriente: 5 Factor: 5
Tensión : 120V Corriente: 25 Factor: 25
Tensión : 240V Corriente: 5 Factor: 10
Tensión : 240V Corriente: 25 Factor: 55
EQUIPO:
• FUENTE GENERADORA DE TENSIÓN C.C. VARIABLE (Marca ELENCO−PRECISIÓN modelo
XP 750)
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Alimentación : 240V A.C.
Rango : 0 − 20V 3A
: 0 − 40V 1.5A
• RESISTENCIA VARIABLE (Marca YOKOGAWA modelo 2791)
Rango : 0 − 10 Corriente máx: 4A
• DECADA RESISTENCIA (Marca YOKOGAWA modelo 2786)
Rangos : 0 − 0.1 ×10
: 1 − 1 ×10
: 1 − 10 ×10
: 1 − 100 ×10
: 1 − 1K ×10
: 1 − 10K ×10
Potencia máx. : 0.3 Watts
• RESISTENCIAS FIJAS
Potencia máx : 5 Watts
• CUESTIONARIO
• ¿Qué es circuito eléctrico?
Es un conjunto de elementos conectados entre sí, que permiten el transporte, la disipación, transformación y7o
almacenamiento de energía eléctrica.
• ¿Cuáles son los elementos pasivos y activos de un circuito?
• Activos: Son aquellos que de alguna manera pueden hacer entrega de energía a la red, dependiendo
ésta de la disposición de la misma (Fuente de alimentación).
• Pasivos: Son los que pueden disipar y almacenar energía o en algunos casos devolverla; pero nunca en
mayor cantidad de la almacenada (resistencia, capacitor, transformador)
• ¿Cuáles son los parámetros y unidades eléctricas en un circuito C.C.?
Son aquellas medidas que se encuentran inmersas en el cálculo de un circuito eléctrico que funciona con
Corriente Continua; son:
• Resistencia: Oposición al paso de la corriente. Se mide en Ohmnios (, K, etc.)
• Capacitancia: Capacidad de almacenamiento de energía por virtud del voltaje a través de el capacitor.
Se mide en Faradios (F, F, F, etc.)
• Inductancia: Nos indica la capacidad de producir flujo por unidad de corriente circulante. Se mide en
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Henry (H).
• Voltaje: Fuerza entregada por la fuente de fuerza electromotriz o fuente de alimentación. Se mide en
Voltios (V)
• Energía Potencial: La rapidez con que se extrae energía de una fuente de f.e.m. o de una resistencia.
Se mide en Vatios (Watts).
• Realice la simbología y formas de conexión de los elementos e instrumentos en un circuito C.C.?
Para la representación gráfica de circuitos C.C. se utilizan en general la siguiente simbología:
Elemento
Resistencia
Fuente de Tensión
Fuente de Corriente
Amperímetro
Voltímetro
Simbología
Los tipos de conexión se dividen en Serie, Paralelo y la combinación de ambas, como ejemplo representamos
la conexión de resistencias en serie y paralelo:
Conexión de Resistencias en Serie Rxy = R eq
La corriente es constante y Req = R1 + R2 + R3 + R4
Conexión de Resistencias en Paralelo.
La caída en tensión V en todas las resistencias es la misma Rxy = Req.
De forma análoga se conectan las fuentes de tensión y corriente, siguiendo cada uno condiciones distintas;
como son:
Conexión de Fuentes de Tensión:
• En Serie : V1 + V2 + V3 + V4 + + Vn = V
• En Paralelo : V1 = V2 = V3 = V4 = = Vn = V
Conexión de Fuentes de Corriente:
• En Serie : I1 = I2 = I3 = I4 = = In = I
• En Paralelo : I1 + I2 + I3 + I4 + + In = I
• Definir que es el error en las mediciones y que tipos de error existen.
Toda medición efectuada en el laboratorio, está sujeta a incertidumbre, es decir pueden existir fallas de
medición por causas ajenas al proceso mismo de la medición, como también fallas en la lectura de los
instrumentos utilizados en dicho proceso. De una manera u otra, todos los instrumentos están sujetos a
influencias externas (Temperatura, contaminación, desgaste, envejecimiento, etc.) Las incertidumbres en las
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mediciones no pueden evitarse, lo que generalmente se busca es tratar de hacerlas lo más pequeñas posible.
La existencia de los errores en las mediciones nos conducen inevitablemente a medir el tamaño de los
mismos, para ellos se establecen las siguientes definiciones:
• Precisión: Mide el grado de certeza con la cual se reproduce la medición de una cantidad.
• Exactitud: Es el grado de concordancia entre el valor medido de una cantidad y su valor estándar.
• Error Absoluto (a):Es la diferencia existente entre el valor real (Vr) de la cantidad media y el valor
medido (Vm).
• Error Relativo (r): Es la razón entre el error absoluto y el valor real.
• Hacer una relación de los instrumentos, equipos y accesorios que se pueden implementar en el laboratorio
de circuitos C.C.
• Láminas ilustrativas para el mejor entendimiento de las materias.
• Computadoras y software de simulación para el reforzamiento y diseño preventivo de los
experimentos.
• Mesas y sillas cómodas y seguras para el normal desarrollo de las experiencias.
INFORME DE LABORATORIO N° 02
• TÍTULO
RESISTENCIA EQUIVALENTE.
• OBJETIVO
• Comprobar la resistencia equivalente en sus diferentes configuraciones.
• FUNDAMENTO TEÓRICO
Resistencia. Es aquella magnitud física de tipo escalar que nos informa del grado de dificultad que ofrece un
cuerpo al paso de las cargas eléctricas por su interior.
La resistencia de los cuerpos se establece de manera experimental por la Ley de Poulliet: La resistencia de un
conductor es directamente proporcional con su longitud e inversamente proporcional con el área de su
sección recta.
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Resistencia Equivalente de un Circuito, Es aquella resistencia que es capaz de sustituir a un conjunto de
resistencias y generar la misma corriente y experimentando el mismo voltaje de todo el circuito.
Configuración de Resistencias. Existen dos tipos principales de configuración que pueden combinarse:
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Conexión de Resistencias en Serie Rxy = R eq
Se cumple que:
Req = Ra + Rb + Rc + Rd
Vxy = Va + Vb + Vc + Vd
I = Ia = Ib = Ic = Id
• Req siempre será mayor o igual a R: Req " Ri
• Son aplicables la Ley de Ohm y Leyes de Kirchoff: Vxy = I.Req
• Base fundamental del divisor de tensión.
Conexión de Resistencias en Paralelo.
La caída en tensión V en todas las resistencias es la misma Rxy = Req.
Vxy = Va = Vb = Vc = Vd
Ixy = Ia + Ib + Ic + Id
• Req siempre será menor que R: Req < Ri
• Son aplicables la Ley de Ohm y Leyes de Kirchoff:
• Base fundamental del divisor de corriente.
• RELACIÓN DE EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES
INSTRUMENTOS
• Multímetro, marca FLUKE modelo 11
MATERIALES
• Resistencias variables, marca YOKOGAWA modelo 2791.
• Resistencias variables, elaborados por alumnos.
• Década resistencia, marca YOKOGAWA modelo 2786.
• Conectores.
• PROCEDIMIENTO
• Dados los siguientes circuitos, se procede a hallar teóricamente las resistencias equivalentes para cada uno
de ellos.
• Los resultados serán recopilados en la siguiente tabla:
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Req
Req
Error
Error
Real
Medido
Absoluto
Relativo
Configuración
(a)
(b)
(c)
(d)
• Medir por separado los valores de las distintas resistencias a utilizarse; este paso se repite previo al armado
de cada una de las configuraciones.
• Armar los circuitos físicamente y verificar la resistencia equivalente con ayuda del multímetro; los
resultados se consignarán en la tabla.
• Comparar los resultados y deducir los errores correspondientes.
• DATOS Y RESULTADOS
Los resultados recogidos fueron los siguientes:
Req
Req
Error
Error
Real
33.04
53
2.99
1012
Medido
34.2
54.4
3.3
1012
Absoluto
1.16
1.4
0.31
0
Relativo
3.51%
2.64%
10.37%
0%
Configuración
(a)
(b)
(c)
(d)
• CUESTIONARIO
• ¿Porque se toman los valores de las resistencias antes de cada experiencia?
Ya que las resistencias están expuestas al desgaste, tiempo y errores de fabricación; estas deben ser medidas
antes de conectarlas entre sí, para deducir el margen de error.
• ¿En que medida influyen las conexiones en el experimento?
Aunque en mínimas cantidades debido a su baja resistividad, los conectores influyeron en el experimento. En
la vida real, como es el caso de las líneas de transmisión que recorren largas distancias, las pérdidas generadas
por los conductores son tomadas muy en cuenta.
La resistividad en un conductor depende entonces de la longitud de este, utilizamos para ello la ecuación de
Poulliet:
• ¿Como influyen las resistencias altas respecto a las pequeñas en las configuraciones serie y paralelo?
En la configuración de resistencias en paralelo: las altas resistencias son insignificantes respecto a las
menores.
En la configuración de resistencias en serie: debido a que la resistencia equivalente es simplemente la suma de
las demás, las altas resistencias son significativas frente a las pequeñas.
• ¿Si desea diseñar un regulador de carga como debe ser la configuración?
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Se deben usar los principios que rigen el regulador de tensión; utilizando la configuración en serie, ya que los
valores del voltaje varían a lo largo de las resistencias en serie.
• ¿Si desea diseñar un regulador de corriente; como debe ser la configuración?
Se debe aplicar los principios que rigen el divisor de corriente, utilizando la configuración en paralelo.
Esta fuente se compone principalmente de un regulador (el LM−317) y un transistor PNP para mejorar la
capacidad de entrega de corriente de la fuente.
La operación del circuito se puede entender observando los valores de R2 y R3. La mayoría de la corriente
que fluye por el regulador (LM317) pasa a través del diodo D1 y de R3. El diodo tiene una caída de 0.7 V.
igual que el voltaje emisor base del transistor (VEB) (Q1). Debido a ésto, el voltaje en R2 es igual al voltaje
en R3. Ya que R2 = 0.33 x R3, tres veces mas corriente circulará por el transistor que por el regulador.
Entonces la capacidad de todo el circuito es 4 veces mas grande que si solo estuviera el regulador solo.
También la capacidad de limitación de corriente se aplica a todo el circuito.
La resistencia R1 se pone antes del conjunto regulador−transistor de paso para no afectar el voltaje de salida
(R1 se utiliza para medir la corriente)
I = V / R como R = 1!, entonces I = V. Entonces solo se necesita medir el voltaje en los extremos de esta
resistencia, pero la lectura del voltímetro la interpretamos como una corriente.
El regulador ofrece la opción de escoger entre un nivel alto y uno bajo de voltaje con ayuda de un interruptor
(ver diagrama). Este se utiliza para evitar que en niveles bajos de voltaje el regulador deba de recibir un
voltaje muy alto que viene del puente de rectificación (los 4 diodos) y así tener que disipar mucho calor.
• Mencione materiales que se utilizan en la construcción de resistencias de laboratorio
Las resistencias fijas pueden clasificarse en dos grupos, de acuerdo con el material con el que están
constituidas: "resistencias de hilo", solamente para disipaciones superiores a 2W, y "resistencias químicas"
para, en general, potencias inferiores a 2W.
Resistencias de hilo o bobinadas
Generalmente están constituidas por un soporte de material aislante y resistente a la temperatura (cerámica,
esteatita, mica, etc.) alrededor del cual hay la resistencia propiamente dicha, constituida por un hilo cuya
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sección y resistividad depende de la potencia y de la resistencia deseadas.
En los extremos del soporte hay fijados dos anillos metálicos sujetos con un tornillo o remache cuya misión,
además de fijar en él el hilo de resistencia, consiste en permitir la conexión de la resistencia mediante
soldadura. Por lo general, una vez construidas, se recubren de un barniz especial que se somete a un proceso
de vitrificación a alta temperatura con el objeto de proteger el hilo y evitar que las diveras espiras hagan
contacto entre sí. Sobre este barniz suelen marcarse con serigrafía los valores en ohmios y en vatios, tal como
se observa en esta figura. En ella vemos una resistencia de 250 W, que puede disipar una potencia máxima de
10 vatios.
A. hilo de conexión
B. soporte cerámico
C. arrollamiento
D. recubrimiento de esmalte.
Resistencias químicas
Las resistencias de hilo de valor óhmico elevado necesitarían una cantidad de hilo tan grande que en la
práctica resultarían muy voluminosas. Las resistencias de este tipo se realizan de forma más sencilla y
económica empleando, en lugar de hilo, carbón pulverizado mezclado con sustancias aglomerantes.
La relación entre la cantidad de carbón y la sustancia aglomerante determina la resistividad por centímetro,
por lo que es posible fabricar resistencias de diversos valores. Existen tipos de carbón aglomerado, de
película de carbón y de película metálica. Normalmente están constituidas por un soporte cilíndrico aislante
(de porcelana u otro material análogo) sobre el cual se deposita una capa de material resistivo.
En las resistencias, además del valor óhmico que se expresa mediante un código de colores, hay una
contraseña que determina la precisión de su valor (aproximación), o sea la tolerancia anunciada por el
fabricante. Esta contraseña está constituida por un anillo pintado situado en uno de los extremos del cuerpo.
• ¿Se debe considerar la ecuación de la temperatura en el experimento?
No necesariamente se debe utilizar la ecuación de Poulliet, ya que el multímetro nos muestra el valor de la
resistencia estando ya bajo los efectos de la temperatura.
• Realizar una tabla de resistividades y resistencias para los principales conductores.
MATERIAL
Aluminio
×10−8.m
2.8
Carbono
3.6
Cobre
1.7
Cromo
2.7
Cobalto
9.7
Constantan
49
9
Hierro
9
Latón
7
Manganina
4
Mercurio
96
Oro
2.4
Plata
1.6
Plomo
22
6
Tungsteno
INFORME DE LABORATORIO N° 03
• TÍTULO
CONVERSION DE RESISTENCIAS: − y −
• OBJETIVO
• Verificar las conversiones: Delta−Estrella y Estrella−Delta
• FUNDAMENTO TEÓRICO
Conexión −. Esta conexión es la de 3 elementos que no están ni en serie ni en paralelo, por lo que para
aplicar el equivalente hay que transformarlos de una a otro según convenga.
"
Donde:
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Podemos visualizar la equivalencia si medimos la resistencia entre 2 bornes con el tercero a circuito abierto.
En la conexión : En la Estrella Y:
Agrupando por distributividad en la conexión :
De igual manera se realiza para las resistencias equivalentes Rb−c y Rc−a.
• RELACIÓN DE EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES
INSTRUMENTOS
• Multímetro, marca FLUKE modelo 11
MATERIALES
• Resistencias variables, marca YOKOGAWA modelo 2791.
• Década resistencia, marca YOKOGAWA modelo 2786.
• Conectores.
• PROCEDIMIENTO
• Dados los circuitos (a) y (b), se procede a convertir teóricamente a sus equivalentes en Estrella y Delta
respectivamente. Hallar también las resistencias equivalentes Ra−b, Rb−c y Rc−a.
• Los resultados serán recopilados en la siguiente tabla:
R
Teórico
Experimental
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