UNIVERSIDAD CATOLICA ANDRES BELLO FACULTAD DE INGENIERIA – DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FISICA II – TELECOMUNICACIONES CIRCUITOS RESISTIVOS CURVA CARACTERISTICA La aplicación de una diferencia de potencial externa en los terminales de un elemento de circuito produce una corriente a través del elemento. Al gráfico de esta corriente como función de la diferencia de potencial se le conoce como curva característica del elemento. Si la gráfica es totalmente lineal se dice entonces que el elemento es óhmico, siendo éste el caso común de las resistencias, elementos en los que se cumple la Ley de Ohm: ∆V=ΙR. La constante R es una propiedad característica de la resistencia la cual depende de la resistividad ρ del material y de sus dimensiones, sección transversal y longitud. El valor de R se puede determinar experimentalmente como el inverso de la pendiente en la recta característica. En algunas resistencias la disipación por Efecto Joule (Ι²R) provoca un incremento de la temperatura que puede influenciar el valor de la resistividad y por consiguiente de la resistencia. Al ir aumentando la corriente esta influencia se pone de manifiesto con una curva característica no-lineal. Es el caso de los filamentos de tungsteno en los bombillos comunes. Otro ejemplo de elementos con curvas características no-lineales lo constituye el caso de los semiconductores como el diodo y el transistor PARTE EXPERIMENTAL 1. MEDIDA DE CORRIENTES DIRECTAS Para la medida de corrientes directas el selector de funciones debe estar en el cuadrante inferior derecho (I) donde aparece el símbolo de corriente directa ==. Aunque el rango máximo es de 10 (A) los valores típicos usados en este laboratorio permiten iniciar la medida desde 400 (mA) e ir disminuyendo progresivamente Si la medida excede al rango en uso, se quema un fusible de protección . Note entonces las tres formas diferentes de usar el multímetro: (a) para la medida de la corriente en un elemento el multímetro debe ser conectado en serie, es decir, hay que “romper” el circuito a fin de “intercalar” el multímetro, (b) para la medida de la diferencia de potencial la conexión se hace directamente en paralelo, (c) para la medida de una resistencia es necesario que dicha resistencia esté desconectada del circuito. El esquema a continuación muestra el multímetro “intercalado” en serie para medir corriente, o directamente en paralelo para medir voltaje El uso inadecuado de un multímetro originado por una mala conexión o un cambio inapropiado en el selector de funciones puede causar daños al instrumento, particularmente en el caso de medida de corrientes. Aunque el multímetro cuenta con fusibles de protección, sin embargo quemar fusibles por mal uso del instrumento es penalizado en el laboratorio. 1.a. Mida con el multímetro el valor real de una resistencia de valor nominal 1 KΩ (marrón-negro-rojo) 1.b. Instale en el protoboard esta resistencia, la cual va a ser alimentada por una diferencia de potencial suministrada por una fuente de voltaje variable. 1.c. Coloque un valor inicial nominal de 0.5 V en la fuente. Mida con el multímetro la diferencia de potencial e inmediatamente la corriente correspondiente en la resistencia. Tenga cuidado al conectar el multímetro y al escoger función y rango en el selector de funciones del instrumento. Si va a medir voltaje el selector de funciones debe estar previamente en el cuadrante superior derecho (V), en el rango de 40 V, en la pantalla el símbolo de corriente directa ==, la medida la hace directamente en paralelo. Si va a medir corriente el selector de funciones debe estar previamente en el cuadrante inferior derecho (I) donde aparece el símbolo de corriente directa ==, en el rango de 400 mA, la medida la hace en serie “intercalando” el multímetro. Repita este proceso incrementando el voltaje nominal en la fuente de 0.5 V en 0.5 V hasta un máximo de 5 V. Concluidas las medidas disminuya el voltaje en la fuente a 0V. 1.d. Grafique la corriente como función de la diferencia de potencial. Obtenga la resistencia como el inverso de la pendiente en la ecuación de la línea de tendencia. 1.e. Compare los tres valores obtenidos para la resistencia: (a) experimental, a partir de la curva característica, (b) real, medido con un multímetro, y (c) nominal, por los colores. 2. CIRCUITO DE CORRIENTE DIRECTA 2.a. Mida con el multímetro los valores reales de tres resistencias de valores nominales R1, R2 y R3. que le suministrará el profesor. 2.b. Instale en el protoboard el circuito mostrado a continuación. Coloque la fuente de alimentación en 5 V. 2.c. Mida con el multímetro la diferencia de potencial y la corriente en cada resistencia. Tenga el mismo cuidado del experimento anterior al conectar el multímetro y al escoger función y rango en el selector de funciones del instrumento. 2.d. Para los valores reales de las resistencias haga las consideraciones de conexiones en paralelo y en serie a fin de resolver teóricamente el circuito y obtener los valores de corriente y diferencia de potencial en cada una de las resistencias. 2.e. Compare los resultados teóricos del punto anterior 2.d. con los valores medidos en el punto 2.c. 2.f. Usando los valores reales de las resistencias, calcule la potencia suministrada por la fuente (IV) y la disipada por cada una de las resistencias. Compruebe la conservación de la energía (potencia suministrada = potencia total disipada). REFERENCIAS Laboratorio de Física (Volumen 2: Electricidad y Magnetismo): Iván Escalona & Perla H. Chocrón. UCV, Facultad de Ciencias, Escuela de Física (2002) IE/060111