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ELECTROMAGNETISMO LABORATORIO 1

PRESENTADO POR:

LUIS EDUARDO LONDOÑO COD: 1024577319 FRANK JHOVER HERRERA COD: 1014272843 DEYLER FERNANDO MARTIN COD: 1020728833 CAMILA PERDOMO COD: JUAN CARLOS PAVA COD: 1105673775

TUTOR: DANIEL PARRA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD. ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA 2019

TABLA DE CONTENIDO

OBEJTIVOS

INTRODUCCION

MARCO TEORICO

PROCEDIMIENTO

El estudiante debe investigar sobre los componentes a usar en la prácticas, tales como: el multímetro, osciloscopios, fuentes DC, generador de señales y código de colores, y el tutor como primer momento en la práctica realizara un breve repaso sobre los componentes antes mencionados. Experimento 1: Montaje de circuitos serie, paralelo y mixto, medición de corriente y diferencia de potencial, comprobación de la ley Kirchhoff en un circuito. Circuito en serie: 1. Realizar el montaje en serie con diferentes resistencias.

Figura 1: Circuito en serie

2. Calcular el valor de cada resistencia por medio del código de colores, completar tabla 1. 3. Calcular el valor de voltaje utilizando el multímetro de cada resistencia, completar tabla 1.

Tabla 1:valores serie

Resistencia Valor de voltaje R1= 10KΩ VR1= 1,9V R2= 100KΩ VR2=10,96V R3= 100Ω VR3= 0,010V 4. Calcular el valor teórico de la corriente total del circuito. 

Para hallar la corriente Total es necesario hallar la RT para el circuito en serie utilizando la ley de Ohm.

𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 𝑅𝑇 = 10 𝐾Ω + 100𝐾Ω + 100Ω 𝑹𝑻 = 𝟏𝟏𝟎. 𝟏𝟎𝟎Ω 

Ahora podemos hallar la corriente total del circuito aplicando la ley de ohm, sabiendo que el voltaje de entrada es de 12V.

𝐼𝑇 =

𝐼𝑇 =

𝑉𝑇 𝑅𝑇

12𝑉 110.100Ω

𝑰𝑻 = 𝟏, 𝟎𝟖𝟗𝑿𝟏𝟎−𝟒 A

5. Calcular el valor teórico del voltaje en cada resistencia. 

Sabiendo que la corriente en serie es igual para cada resistencia podemos hallar el voltaje en cada resistencia. 𝑉1 = 𝐼𝑇 ∗ 𝑅1 V1 = 1,089X10−4 A ∗ 10KΩ 𝑽𝟏 = 𝟏, 𝟎𝟖𝟗 𝑽 𝑉2 = 𝐼𝑇 ∗ 𝑅2 𝑉2 = 1,089X10−4 A ∗ 100KΩ 𝑽𝟐 = 𝟏𝟎, 𝟖𝟗𝑽 𝑉3 = 𝐼𝑇 ∗ 𝑅3 𝑉3 = 1,089X10−4 A ∗ 100Ω 𝑽𝟑 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟎𝑽

6. Compare resultados teóricos con resultados prácticos. Explique diferencias (si existen). 

Aplicamos la fórmula de marguen de error. %𝐸𝑅𝑅𝑂𝑅 =

𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑃𝑟𝑎𝑐𝑡𝑖𝑐𝑎 ∗ 100 𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

Tabla 2: Porcentaje Error Circuito Serie

Resistencia R1= 10KΩ R2= 100KΩ R3= 100Ω

Voltaje Voltaje % Teórica Practico Error VR1= 1,9V VR1= 1,089V 4,2 % VR2=10,96V VR2=10,89V 0.6 % VR3= 0,010V VR3= 0,010V 0 %

Notamos que el marguen de error se debe a que la medición practica no tomamos todos los decimales completos, solo estamos tomando máximo 3 decimales. Por la parte práctica notamos que las resistencias al medirlas tampoco son exactas, ya que el fabricante tiene su marguen de error. Circuito en paralelo: 1. Realizar el montaje en paralelo con diferentes resistencias.

Figura 2: Circuito en paralelo

2. Calcular el valor de cada resistencia por medio del código de colores, completar tabla 2. 3. Calcular el valor de la corriente utilizando el multímetro en cada resistencia, completar tabla 2.

Tabla 3: valores paralelo

Resistencia R1= 10KΩ R2= 100KΩ R3= 100Ω

Valor de Corriente IR1=0.0012 A IR2=0,00013 A IR3=0.10 A

4. Calcular el valor teórico de la Corriente total del circuito. 

El voltaje de entrada que se utilizo fue de 12 V 𝐼𝑇 =

𝐼𝑇 =

𝑉𝑇 𝑅𝑇

12𝑉 98,9 Ω

𝑰𝑻 = 𝟎. 𝟏𝟐𝟏 𝑨 5. Calcular el valor teórico de la corriente de cada resistencia. 

Para hallar la corriente total del circuito es necesario hallar la resistencia total del circuito en paralelo. 𝑅𝑇

𝑅𝑇

𝑅𝑇

1 1 1 1 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3

1 1 1 1 10𝐾Ω + 100𝐾Ω + 100Ω

1𝑋10−4

1 + 1𝑋10−5 + 0.01

𝑹𝑻 = 𝟗𝟖, 𝟗 Ω



Ahora Podemos Hallar la corriente Total y La corriente en cada resistencia. 𝐼1 =

𝐼1 =

𝑉𝑇 𝑅1

12𝑉 10𝐾Ω

𝑰𝟏 = 𝟏, 𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟑 𝑨 𝐼2 =

𝐼2 =

𝑉𝑇 𝑅1

12𝑉 100𝐾Ω

𝑰𝟐 = 𝟏, 𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟒 𝑨 𝐼3 =

𝐼3 =

𝑉𝑇 𝑅1

12𝑉 100Ω

𝑰𝟑 = 𝟎, 𝟏𝟐 𝑨

6. Compare resultados teóricos con resultados prácticos. Explique diferencias (si existen). 

Aplicamos la fórmula de marguen de error. %𝐸𝑅𝑅𝑂𝑅 =

𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑃𝑟𝑎𝑐𝑡𝑖𝑐𝑎 ∗ 100 𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

Tabla 4: Porcentaje Error Circuito Paralelo

Resistencia R1= 10KΩ

Corriente Teórica IR1=0.0012 A

Corriente Practico IR1=0.0012 A

% Error 0%

R2= 100KΩ R3= 100Ω

IR2=0,00013 A IR3=0.12 A

IR2=0,00012 A IR3=0.10 A

3% 1,6 %

Notamos que el marguen de error se debe a que la medición practica no tomamos todos los decimales completos, solo estamos tomando máximo 3 decimales. Por la parte práctica notamos que las resistencias al medirlas tampoco son exactas, ya que el fabricante tiene su marguen de error. También podemos notar que al medir con el multímetro las resistencias se mueven y hace poco difícil la captura del dato exacto ya que varían los resultados. Circuito mixto: 1. Realizar el montaje del circuito mixto con diferentes resistencias.

Figura 3: Circuito mixto

2. Calcular el valor de cada resistencia por medio del código de colores, completar tabla 3. 3. Calcular el valor de la corriente y del voltaje utilizando el multímetro en cada resistencia, completar tabla 3.

Tabla 5: valores mixtos

Resistencia R1=10KΩ R2=100kΩ R3=100Ω R4=10kΩ

Voltaje VR1=6.31 VR2=5.69 VR3=0.54 VR4=05.4

Corriente IR1=0.45 IR2=0.52 IR3=0.50 IR4=00.5

R5=10kΩ

VR5=5.70

IR5=0.41

4. Calcular el valor teórico de la corriente y del voltaje de cada resistencia.  Para hallar la corriente en el circuito Mixto es necesario desglosar el circuito e ir hallando la RT, IT y VT 

Hallar Resistencia total.

𝑅6 =

𝑅6 =

𝑅3. 𝑅4 𝑅3 + 𝑅4

100Ω. 10𝐾Ω 100Ω + 10𝐾Ω

𝑹𝟔 = 𝟗𝟗Ω

Ilustración 1: Circuito Nuevo

𝑅7 = 𝑅2 + 𝑅6 𝑅7 = 100𝐾Ω + 99Ω 𝑹𝟕 = 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟗𝟗Ω

Ilustración 2: Circuito Nuevo

𝑅8 =

𝑅8 =

𝑅7. 𝑅5 𝑅7 + 𝑅5

100099.10000 100099 + 10000

𝑹𝟖 = 𝟗𝟎𝟗𝟏, 𝟕𝟐Ω

𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅8 𝑅𝑇 = 10𝐾Ω + 9091,72 Ω 𝑹𝑻 = 𝟏𝟗𝟎𝟗𝟏, 𝟕𝟐 Ω



Ahora podemos hallar la corriente y el voltaje del circuito mixto.

Resistencia R1= 10KΩ

Voltaje V1= 6,285V

Corriente I1=6,285x10−4 𝐴

R2= R3= R4= R5=

100KΩ 100Ω 10KΩ 10KΩ

V2=5,708V V3= 6,65𝑋10−3 𝑉 V4= 6,65𝑋10−3 𝑉 V5=5,714v

I2=5,708x10−5 𝐴 I3= 6,65𝑋10−5 𝐴 I4= 6,65𝑋10−7 𝐴 I5= 5,714𝑋10−4 𝐴

𝑉1 = 𝐼𝑇 ∗ 𝑅1 𝑉1 = 0,000628 𝐴 ∗ 10 𝐾Ω 𝑽𝟏 = 𝟔, 𝟐𝟖𝟓𝑽 𝑉8 = 𝐼𝑇 ∗ 𝑅8 𝑉8 = 0,000628 𝐴 ∗ 9091.72Ω 𝑽𝟖 = 𝟓, 𝟕𝟏𝟒𝑽

𝑉8 𝑅7 5,714𝑉 𝐼7 = 100099Ω 𝑰𝟕 = 𝟓, 𝟕𝟎𝟖𝑿𝟏𝟎−𝟓 𝑨 𝐼7 =

𝑉8 𝑅5 5,714𝑉 𝐼5 = 10000Ω 𝑰𝟓 = 𝟓, 𝟕𝟏𝟒𝑿𝟏𝟎−𝟒 𝑨 𝐼5 =

𝑉2 = 𝐼7 ∗ 𝑅2 𝑉2 = 𝟓, 𝟕𝟎𝟖𝑿𝟏𝟎−𝟓 𝑨 ∗ 100 𝐾Ω 𝑽𝟐 = 𝟓, 𝟕𝟎𝟖𝑽 𝑉6 = 𝐼7 ∗ 𝑅6 𝑉6 = 𝟓, 𝟕𝟎𝟖𝑿𝟏𝟎−𝟓 𝑨 ∗ 99Ω 𝑽𝟔 = 𝟔, 𝟔𝟓𝑿𝟏𝟎−𝟑 𝑽

𝑉6 𝑅3 6,65𝑋10−3 𝐼3 = 100Ω 𝑰𝟑 = 𝟔, 𝟔𝟓𝑿𝟏𝟎−𝟓 𝑨 𝐼3 =

𝑉6 𝑅4 6,65𝑋10−3 𝑉 𝐼4 = 10000Ω 𝑰𝟒 = 𝟔, 𝟔𝟓𝑿𝟏𝟎−𝟕 𝑨 𝐼4 =

 Ya con estos resultados podemos hallar los que nos hacen

falta. 5. Calcular el valor teórico del voltaje total y de la corriente total del circuito. 

Corriente total.

𝐼𝑇 =

𝐼𝑇 =

𝑉𝑇 𝑅𝑇

12𝑉 19091,72 Ω

𝑰𝑻 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟔𝟐𝟖 𝑨 

Voltaje Total. 𝑉𝑇 = 𝐼𝑇 ∗ 𝑅𝑇 𝑉𝑇 = 0.000628 𝐴 ∗ 19091,72 Ω 𝑽𝑻 = 𝟏𝟏, 𝟗𝟖𝑽

6. Compare resultados teóricos con resultados prácticos. Explique diferencias (si existen).

Tabla 6: % Error Corriente

Resistencia R1= 10KΩ

Corriente Teórica I1=6,285x10−4 𝐴

Corriente Practico I1=6,285x10−4 𝐴

% Error 0%

R2= R3= R4= R5=

100KΩ 100Ω 10KΩ 10KΩ

Resistencia R1= R2= R3= R4= R5=

10KΩ 100KΩ 100Ω 10KΩ 10KΩ



I2=5,708x10−5 𝐴 I3= 6,65𝑋10−5 𝐴 I4= 6,65𝑋10−7 𝐴 I5= 5,714𝑋10−4 𝐴

Voltaje Teórica V1= 6,285V V2=5,708V V3= 6,65𝑋10−3 𝑉 V4= 6,65𝑋10−3 𝑉 V5=5,714v

I2=5,2x10−5 𝐴 IR3=6,65𝑋10−5 𝐴 I4= 5,65𝑋10−7 𝐴 I5= 4,1𝑋10−4 𝐴

Voltaje Practico V1= 6,31V V2=5,69V V3= 5,4𝑋10−3 𝑉 V4= 5,4𝑋10−3 𝑉 V5=5,70v

1,6% 0% 5% 7%

% Error 0,3% 0,1% 3% 3% 0,2%

Notamos que el marguen de error se debe a que la medición practica no tomamos todos los decimales completos, solo estamos tomando máximo 3 decimales. Por la parte práctica notamos que las resistencias al medirlas tampoco son exactas, ya que el fabricante tiene su marguen de error. También podemos notar que al medir con el multímetro las resistencias se mueven y hace poco difícil la captura del dato exacto ya que varían los resultados.

Experimento 2: Circuito RC, alimentación con la señal de onda cuadrada proveniente del generador, a través de cuya resistencia interna RG se carga y descarga el condensador. El voltaje entre placas del condensador se aplica al osciloscopio 1. Arme el circuito que muestra la figura 7. El circuito se alimenta con la señal de onda cuadrada proveniente del generador, a través de cuya resistencia interna RG se carga y descarga el condensador. El voltaje entre placas del condensador se aplica al osciloscopio.

Figura 4: Circuito alimentado con una señal cuadrada.

2. Utilice un condensador de 10 µF o 100µF. Escoja la escala de tiempo del osciloscopio que le permita observar un periodo de carga y descarga del condensador. Tenga en cuenta que la forma de la señal debe mostrar que tanto la carga como la descarga del condensador sean efectuado completamente. 3. Utilice condensadores de otras capacitancias para medir RG, ¿Cuál es el valor de la resistencia interna RG del generador de funciones? 4. Incluya en el circuito una resistencia R como muestra la figura 8.

Figura 5. Circuito alimentado con una señal cuadrada y resistencia adicional.

5. Según la resistencia R, ¿Cuál es el valor de la resistencia a través de la cual se carga y descarga ahora el condensador? Explique. 6. Conecte ahora condensadores en serie y en paralelo, y utilice lo que ha aprendido en esta práctica para verificar los equivalentes de conexiones en serie y en paralelo. Experimento 3: Circuito RC, medición de la carga eléctrica y el tiempo que tarda en almacenarse la energía en un capacitor.

Figura 6. Circuito RC

1. Ajuste, adecuadamente, el circuito como muestra la figura 8. El amperímetro, el capacitor y la batería deben conectarse en el orden adecuado. Vea las marcas + y - en los componentes del circuito. La

placa positiva del capacitor debe conectarse a la terminal positiva de la batería. Si las conexiones se invierten, el capacitor puede dañarse. Las resistencias no tienen extremo + o -. Registre en la tabla 1 el voltaje de la batería y el valor del capacitor. 2. Luego de montar el circuito de la figura 8 y utilizando la tabla 4 y con la ayuda de un compañero de grupo, encienda la fuente de alimentación y mida el tiempo transcurrido, el compañero debe ir registrando los datos medidos de los valores de corriente cada 10 segundos en la tabla descrita. 3. Tome lectura de la corriente cada quince segundos, el primer dato se toma 5 segundos después de encender la fuente, hasta que sea demasiado pequeña para medirla. Estime sus lecturas del amperímetro con la mayor precisión posible. Registre las lecturas en la tabla 4. 4. Apague la fuente de poder. Empleando una pieza de cable conecte ambos extremos del capacitor para descargarlo. 5. Reemplace la resistencia de 27k por la resistencia de 10k 6. Repita los pasos 1 al 3 con la resietencia de 10k. Registre las lecturas en la tabla 5. Tabla 4 materiales utilizados Voltaje (V)

Capacitancia (µF)

Resistencia 1

Resistencia 2

Tabla 5 datos de corriente Resistencia 1

Voltaje en C con R1(como se observa en

Resistencia 2

la figura 12) Tiempo (s) 0 5 10 20 30

Corriente (mA)

Voltaje en C con R2(como se observa en la figura 12)

Corriente (mA)

40 50 60 70 80 90 100 120 1. Describa con sus palabras ¿Por qué la corriente inició en un valor máximo y descendió hasta cero mientras el capacitor se estaba cargando? 2. Analice los datos obtenidos con las dos resistencias. Explique la función de la resistencia en el circuito. 3. Empleando los datos de la tabla 8, dibuje dos gráficas para la corriente eléctrica como una función del tiempo. Trace una curva continua. 4. Calcule la carga del capacitor C=q/V empleando el valor usado de la capacitancia en la tabla 4 y la diferencia de potencial medida de la fuente de poder. 5. Con los valores indicados por el fabricante calcular la carga total del capacitor y compararlo con el valor determinado en la pregunta 4. Los capacitores electrolíticos tienen grandes tolerancias, con frecuencia del orden del 50%, por lo que es posible que exista una considerable diferencia. Encuentre el error relativo entre los dos Valores. El estudiante debe resolver. Realice la curva de corriente eléctrica contra tiempo y describa las características que se pueden observar. ¿Qué conclusiones y observaciones puede usted deducir de esta experiencia? Describa cómo un circuito RC (un circuito que incluye una resistencia y un capacitor), es capaz de cargarse y descargarse a una rapidez específica y constante, ¿Podría dársele algún uso?. Este sistema tiene enormes aplicaciones.

CONCLUSIONES

 Notamos que el marguen de error se debe a que la medición practica no tomamos todos los decimales completos, solo estamos tomando máximo 3 decimales. Por la parte práctica notamos que las resistencias al medirlas tampoco son exactas, ya que el fabricante tiene su marguen de error. También podemos notar que al medir con el multímetro las resistencias se mueven y hace poco difícil la captura del dato exacto ya que varían los resultados.

 Notamos que en el circuito en serie la corriente es igual para todas las resistencias y en circuito paralelo el voltaje es igual para todas las resistencias. En la ley de ohm nos dice que el voltaje de entrada de circuito en serios es la suma de sus voltajes en cada resistencia el cual lo evidenciamos al sumarlos.

BIOGRAFIA