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Nro. DD-106 Página 1/6 Código G06121 Semestre: I Grupo : E Lab. Nº : 08

LABORATORIO DE ELECTRICIDAD I Tema :

Aplicación de circuitos eléctricos

ELECTRICIDAD CODIGO: G06121

LABORATORIO Nº 08 APLICACIÓN DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS.

Alumnos



Yeyson Cutipe Medina



Jhosep Cori Del Pomar



Hanns Quispe Calla

Grupo: E

Docente:

Semestre: I

Baker Carpio

Fecha de entrega: 03/10/12

Nota:

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l. OBJETIVOS Conocer y utilizar el software de simulación y aplicarlo al cálculo y evaluación de circuitos eléctricos. Evaluar y reforzar el aprendizaje de los temas de laboratorios anteriores.

ll. MATERIAL Y EQUIPO Computadora con el software de simulación Livewire.

lll. FUNDAMENTO TEÓRICO En el presente laboratorio se trabajará con software de simulación a fin de recordar y reforzar los temas vistos en las sesiones anteriores. Por tanto, será relevante el fundamento teórico de todos los laboratorios anteriores. Al hablar de Simulación por Computadora, estamos utilizando herramientas informáticas con el fin de reducir costo, tiempo y/o riesgo en la elaboración de sistemas reales a través de modelos. El modelamiento es parte importante de cualquier proceso de diseño. Se buscará reflejar de la mejor forma posible el sistema real que se quiera representar, a fin de obtener del modelo conclusiones que sean aplicables al caso real.

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lV. PROCEDIMIENTO 1. Abra el programa Livewire. Si aparece una ventana titulada Start here, elija la opción Electric Circuits a fin de abrir la carpeta de circuitos eléctricos dentro de los ejemplos disponibles en el programa. 2. Se abrirá una simulación de un circuito simple con una lámpara incandescente conectada en serie con una batería de 6 voltios y un interruptor, de acuerdo con los gráficos siguientes.

3. Además se mostrará una galería incluyendo nuevos dispositivos a colocar dentro de un circuito. En ella podrá elegir entre diferente tipo de fuentes de alimentación y baterías, dispositivos resistivos. En este caso de cerrarse esta ventana podrá abrirla presionando Ctrl + F2. 4. También dispondrá de diferentes tipos de conectores, terminales de conexión, instrumentos de medición, dispositivos de

salida

como

lámparas

o

zumabadores,

motores,

interruptores, etc. 5. En el caso de nuestro primer circuito tenemos una lámpara, una batería y un interruptor. Etc. 6. Hay que notar que, como se trata de un circuito de ejemplo dentro del programa, se encuentra protegido a fin de evitar modificaciones. Procederemos a guardar una copia del circuito y en ella realizaremos algunas modificaciones luego de desprotegerla.

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7. Debe notar que, por defecto, el archivo se abrió en el modo de ejecución de la simulación. Note en los iconos de la parte superior que está seleccionado el botón play. A fin de realizar modificaciones debe presionar Stop. 8. Coloque un amperímetro en serie con la lámpara. Para ello, del grupo Measuring elija Ammeter. Elimine el cable inferior del circuito y reemplácelo por el amperímetro. De ser necesario rote el amperímetro eligiendo la opción Arrange del menú contextual. Debe estar en modo DC 9. Active el botón play. Ahora el circuito está funcionando pero la lámpara no enciende pues el iterruptor SW1 no está activado. Haga clic SW1 y compruebe que la lámpara se enciende. Además, según en modo de visualización en el que se encuentre, podrá ver las barras de color que indiquen mayor o menor potencial o la corriente fluyendo, de color rojo en el cable que está a mayor potencial y de color verde en el de menor. 10. Tome nota de la medición del amperímetro, incluyendo las unidades: 59.96 mA. 11. Considerando que fuente es de 6V, halle el valor resistencia de la lámpara: 100. Ω 12. Calcule la potencia que está siendo utilizada por la lámpara: 359.8 mW 13. Coloque otras dos lámparas en paralelo. Sáquelas del grupo Output Components, o hacer copias de la lámpara existente. Haga las conexiones jalando con el mouse el cable de cada terminal de la lámpara y conectándolo en el punto de conexión. 14. Active la simulación y tome nota de la medición del amperímetro : 239.41 mA 15. Determine el valor de resistencia equivale de las 3 lámparas en paralelo: 33.39 Ω 16. Calcule la potencia que está siendo utilizada por las 3 lámparas: 1.0798 W 17. ¿Qué conclusión puede sacar del comportamiento del circuito bajo esta nueva configuración. ?

Tanto teóricamente como experimentalmente la corriente se comporta de la misma manera y al realizar contacto circula por el circuito.

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18. Ahora modifique el circuito para tener una lámpara en serie con las otras dos

que están en paralelo).

Para esto, tendrá que eliminar 1 con el interruptor, y en su lugar colocar una de las otras lámparas. De ser necesario mueva hacia arriba el interruptor a fin de hacer espacio para la nueva lámpara. 19. Active la simulación y tome nota de la medición del amperímetro: 39.90 mA 20. ¿Por qué se cree que las lámparas en paralelo no se encienden con la misma intensidad que la lámpara que está en serie con ellas?

En la de serie hay mayor intensidad que en la de paralelo, en paralelo la potencia es igual por la resistencia, son del mismo valor. 21. ¿Cúanto debe ser la Intensidad de Corriente por la lámpara en serie? 39.98 mA. 22. ¿Cuánto debe ser la intensidad de Corriente por cada lámpara en paralelo? 19.99mA. 23. Calcule la potencia utilizada por cada lámpara:159.87 mW 39,97mW 39.97 mW 24. Calcule la potencia que está siendo utilizada por las 3 lámparas: 239.88 mW. 25. ¿Coincide esta potencia con la suma de las tres potencias individuales? No coincide 26. Abra el archivo Landing Light.Ivw. 27. Explique el funcionamiento de este circuito y para qué sirve

Principalmente sirve para mostrarnos como es el funcionamiento de un interruptor de luz, también para realizar una instalación eléctrica saber cuánta corriente circula y donde se ubica la caída de voltaje. 28. Abra el circuito Sensors.Ivw 29. Estos circuitos simulan la presencia de sensores. En el circuito superior tenemos una foto Resistencias (R1) cuyo valor cambia según la cantidad de luz. En el circuito de abajo tenemos una termo resistencia. 30. Usted puede modificar los valores de simulación de intensidad luminosa y temperatura moviendo el cursor que hay en la foto resistencia y en la termo resistencia. Tome nota de los valores de tensión intensidad de corriente por el circuito en cada caso.

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Intensidad

Caída de

Corriente

Temperatura

Caída de

Corriente

Luminosa

Tensión

por

De R4 (ºC)

tensión en

por R4

R1 (lux)

en R2

R2

R4

(Voltios)

(Voltios)

10

8.62mV

8.62mA

-20

7.6V

139.94µA

60

35.27mV

95.27mA

-15

7.2V

180.08µA

109

72.28mV

7.23mA

-10

6.64V

226.24µA

159

113.88mV

11.39µA

-5

6.22V

277.51µA

307

276.49mV

27.65 µA

0

5.68V

332.45µA

406

433.26mV

43.33 µA

10

4.54V

446.03µA

555

811.65mV

31.17 µA

20

3.47V

522.6 µA

654

1.27V

126.71µA

30

2.57V

642.5 µA

753

2.16V

215.53µA

40

1.87V

712.6 µA

802

3.01V

301.47µA

50

1.35V

765.58µA

852

4.65V

405.74µA

60

479.85mV 802.03µA

901

8.65V

865.38µA

70

713.29mV 828.61µA

951

8.65V

865.38µA

85

610.8mV

1000

8.65V

865.38µA

80

524.45mV 847.54µA

838.41µA

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31. Grafique cada una de las tablas de valores de tensión en función de su correspondiente magnitud de medición. 32. ¿Qué puede determinar a partir del gráfico de tensión vs intensidad luminosa? A más voltaje más intensidad y también se cumple con los datos teóricos calculados. 33. ¿Qué puede determinar a partir del gráfico de tensión vs temperatura? A menor temperatura mayor voltaje igualmente la intensidad en este proceso ocurre en la parte alta también podemos observar como cae el voltaje al aumentar la temperatura. 34.Abra el archivo Capacitor Charging.Ivw que representa otro tipo de dispositivo que puede estar presente en el circuito, el condensador, capaz de almacenar carga eléctrica hasta cierto límite, en función de su propiedad llamada Faradio y sus submúltiplos. 35. La capacitancia de un condensador se define como la relación entre la carga almacenada en él (Q) y la tensión entre sus terminales, necesaria para almacenar dicha carga (U). De esta manera: C = Q/U 36. Por tanto, una capacitancia de 1 Faradio corresponderá a 1 Coulombio de carga

almacenada gracias a una diferencia de potencial de 1 Voltio entre los

extremos del condensador. El faradio es una unidad bastante grande, es por ello que se utilizan sus submúltiplos, el microfaradio (µF) , picofaradio (pF) y nanoFaradio (nf). 37. El circuito muestra el comportamiento de un condensador cuando se conecta a una fuente a través de una resistencia en serie. Podrá observar que el condensador va acumulando carga conforme pasa el tiempo desde que se enciende el circuito, y esa acumulación de carga se traduce en una diferencia de potencial entre sus extremos, que se opone al ingreso de nuevas cargas.

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38. En cada instante de tiempo, la caída de tensión entre los extremos de la resistencia será la diferencia entre la tensión de la batería y la tensión en ese momento en los extremos del condensador. Eventualmente el condensador se cargará hasta el nivel de tensión de la batería, en cuyo caso no circulará corriente a través de la resistencia. 39. Cuando movemos el interruptor SW1 a la posición inferior, la resistencia queda con un extremo conectado a tierra y el otro al condensador, que se encuentra cargado. En este momento, dado que el condensador tiene una diferencia de potencial. 40. Dibuje la gráfica de voltaje instantáneo que se obtiene durante la carga del condensador. Determine en cuanto tiempo llega desde una tensión cero hasta los dos tercios de la tensión de la batería (6 Voltios): 1.2 segundos 41. Dibuje la gráfica de voltaje instantáneo que se obtiene durante la carga del condensador. Determine en cuanto tiempo llega desde la tensión máxima (9 voltios) hasta un tercio de ésta (3voltios) : 1.4 segundos 42. Se define la constante de tiempo del circuito, T = R.C donde R es la resistencia y C la capacitancia del condensador. Las unidades de T serán en segundos y se puede demostrar que es el tiempo que demora el circuito en cargarse hasta dos tercios del valor máximo o en descargarse hasta un tercio de éste. Calcule el valor de T para el circuito: 1segundo 43. Verifique que T tenga el mismo valor que los determinados en las gráficas de los puntos 40 y 41.

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V.OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES. - En este laboratorio hemos podido observar como al aumentar la temperatura el voltaje disminuye lo cual significa que son indirectamente proporcionales. - También que al aumentar el voltaje , la intensidad también aumenta lo que significa que estos si son directamente proporcionales. -El siguiente programa,”Livewire “, nos facilita el aprendizaje de modo rápido y seguro. -En este laboratorio nos permitirá trabajar, realizar y aprender un poco más sobre circuitos eléctricos. -Aprenderemos como medir la intensidad de corriente, voltaje y la resistencia en serie y en paralelo. -En el programa “Livewire” veremos y comprenderemos cuando un circuito está haciendo corte. -Aprenderemos a hacer graficas con los datos obtenidos.

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