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Preparación de reportes de Informe de laboratorios

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TAREA 1 - FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA BÁSICA Mauricio Angulo [email protected] Gustavo Adolfo Tobón Torres - 14635727 [email protected] Christian Eliecer Oviedo

2 MAPAS CONCEPTUALES

RESUMEN: A continuación se presentara el primer trabajo colaborativo del curso Física Electrónica el cual consiste en estudiar la ley de Ohm y las leyes de Kirchhoff en los circuitos en serie y en paralelo. Gracias a los textos y videos alojados en el entorno colaborativo y conocimiento se logró conocer los métodos matemáticos para encontrar los valores de resistencia, voltaje y corriente de los circuitos mixtos presentado en la rúbrica y desarrollados por los estudiantes. Esto se llevó a cabo con el fin de enriquecer el conocimiento del estudiante de cómo funcionan la naturaleza eléctrica y el papel protagónico que ejerce las matemáticas en el estudio de los fenómenos que nos rodean.

Figura 1. Mapa conceptual Mauricio Angulo PALABRAS CLAVE: circuito eléctrico, corriente eléctrica, dipolos, ecuaciones, fuentes de potencia, intensidades, Kirchhoff, nudo y resistencia. Referencias: Izquierdo (2000) pp. 1, 34 Pastor, A. (2014). Circuitos eléctricos. pp. 25, 26, 39. Catalán, S. (2014). Electrotecnia: circuitos eléctricos. pp. 33.

1.1 INTRODUCCIÓN

Figura 2. Mapa conceptual Gustavo Tobón

El presente informe se realizar con el fin de afianzar conocimientos sobre la física electrónica y sus aplicaciones, para lo cual se consultó las referencias sugeridas y se desarrollaron individualmente los ejercicios propuestos en la guía de actividades correspondiente a la Tarea1.

1.2 OBJETIVOS -

Aprender a hacer uso de herramientas digitales para la solución de los ejercicios como lo es el (simulador de circuitos) Aplicar las leyes de para la solución de Kirchhoff los ejercicios Reconocer la importancia que tienen los circuitos en nuestra vida cotidiana Analizar las clases de circuitos que existen Comprender cada uno de los conceptos que tienen que ver con el tema.

Figura 3. Mapa conceptual Christian Oviedo

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. Tabla 1. Valores de la resistencias ejercicio 2.

3 EVIDENCIA DE ENTREGA DE LOS ENUCIADOS 2 Y 3 #

Figura 4. Evidencia Mauricio Angulo

Figura 5. Evidencia Gustavo Tobón

3 SOLUCIÓN DE LAS PROPUESTAS 3.1 EJERCICIO 2

Valo Unida r d

Ultim o sum Valo Unida digito a r d códig o 7 17 17 KΩ 7 19 19 KΩ 7 12 12 KΩ 7 8 8 KΩ 0,20 7 207 7 KΩ 0,01 7 17 7 KΩ 7 8 8 KΩ 0,50 7 507 7 KΩ 7 33 33 KΩ

R1 R2 R3 R4

10 12 5 1

KΩ KΩ KΩ KΩ

R5

200

Ω

R6 R7

10 1

Ω KΩ

R8 R9 R1 0 R1 1 R1 2

500 26

Ω KΩ

30

KΩ

7

40 100 0

KΩ

7

Ω

7

37

37

KΩ

47 47 100 1,00 7 7

KΩ KΩ

Iniciamos nombrando todas las resistencias.

Desarrollado por el estudiante Gustavo Tobón

Figura 7. Numeración de las resistencias en el circuito Teniendo en cuenta el número de grupo, resolvemos el valor del voltaje: Numero de grupo: 79 Voltaje: 5v De acuerdo la ley de ohm, el valor de la resistencia resultante es igual a la suma de las resistencias que se encuentran en el circuito. Empezamos por el circuito más lejano a la fuente, el cual está en paralelo y se llamara Ra.

Figura 6. Circuito ejercicio 2

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Continúa el circuito en paralelo entre R5 y Rb. Se llamara Rc (3)

1 1 1 = + Rc Rb R 5 Figura 8. Circuito en paralelos entre R7, R8 y R9

1 1 1 1 = + + Ra R 7 R 8 R 9

Rc=

Rb ∙ R 5 Rb+ R 5

8,487∙ 0,207 8,487+0,207 1,757 ¿ =0,202 k Ω 8,694 ¿

(1)

1 1 1 1 = + + Ra 8 0,507 33

Sigue el circuito que se encuentra en la malla inferior que se encuentran en paralelo, sumando R11 y R12, el cual se llamara Rd

1 1 0,507+33 = + Ra 8 0,507∙ 33 1 1 33,507 = + Ra 8 16,731 1 16,731+(8∙ 33,507) = Ra 8 ∙ 16,731 1 284,787 = Ra 133,848 Ra=

133,848 =0,47 k Ω 284,787

Figura 10. Circuito paralelos entre R1 y R2, circuito en paralelos entre R11 y R12.

1 1 1 = + Rd R 11 R 12 Rd=

¿

(4)

R 11 ∙ R 12 47 ∙ 1,007 = R 11+ R 12 47+ 1,007 47,329 =0,986 k Ω 48,007

Figura 9. Circuito en serie entre R4, R6 y Ra. Sigue el circuito que se encuentra en la malla superior que se encuentran en paralelo, sumando R1 y R2, el cual se llamara Re

Continuamos sumando por medio de la ley de ohm el circuito en serie donde esta R4, R6 y Ra, el resultado será Rb

Rb=R 4+ R 6+ Ra Rb=8+ 0,017+0,47 Rb=8,487

(2)

1 1 1 ℜ=R1 +R2

3

(5)

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R1∙R2 R 1+ R 2 17 ∙ 19 323 ¿ = =8,97 k Ω 17+19 36

A la pregunta ¿Cómo encontrar el valor de la resistencia equivalente para el circuito de la figura 1? Se puede decir que por medio de la ley de ohm aplicada en circuitos en serie y paralelos, se pudo sumar cada uno de las resistencias que forman el circuito mixto y lograr el resultado total.

ℜ=

Se adjunta enlace e imágenes del aplicativo Tinkercad, en el cual se realizó la simulación del circuito y sus mediciones correspondiente: https://www.tinkercad.com/things/aS5JfmeIUbz-neatjarv-lappi/editel? sharecode=PBgRljqe6u7sEkimCn8epaHn08S01lHfcGCp2wkUaI=

Figura 11. Circuito serie entre Re, R3, Rc, R10 y Rd Por último se logra la resistencia total del circuito, sumando en serie Re, R3, Rc, R10 y Rd (5)

RTotal =ℜ+ R 3+ Rc + R 10+ Rd RTotal =8,97+ 12+ 0,20+37+0,986 RTotal =59,157 k Ω

Figura 13. Simulación por medio de Tinkercad para obtener el valor de la resistencia total.

Figura 14. Simulación por medio de Tinkercad para obtener el valor de la corriente total.

3.2 EJERCICIO 3

Figura 12. Circuito con una sola resistencia equivalente total.

Desarrollado por el estudiante Gustavo Tobón

Para calcular la corriente se tiene que la fuente tiene 5v. Empezamos por igualar las magnitudes (6)

5v ∙

1k 5 kv = =0,005 1000 1000

Por medio de la ley de ohm, se calcula la corriente del circuito

I=

V 0,005 = =0,0000845 A=84,5 μA R 59,157

(7)

De acuerdo a los cálculos los valores totales del circuito son:

Figura 15. Circuito mixto del ejercicio 3.

V =5 v R=59,157 k Ω I =84,5 μA

Los valores de las resistencias de acuerdo a la metodología del ejercicio, serían las siguientes:

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−0,012+17 I 1+ 8 I 1−8 I 2+ 12 I 1=0 37 I 1−8 I 2 =0,012

Malla 2

Tabla 2. Valores de la resistencias ejercicio 3. Valor

Unidad

Ultimo digito código

R1

10

KΩ

7

17

1

17

KΩ

R2

12

KΩ

7

19

1

19

KΩ

R3

5

KΩ

7

12

1

12

KΩ

R4

1

KΩ

7

8

1

8

KΩ

R5

200

Ω

7

207

1000

0,207

KΩ

Resistenci a

(10)

suma

Conversión a kΩ

Valor

Unidad

0,207 I 2+ 8 I 2−8 I 1 +19 I 2 +0,012=0

(11)

−8 I 1+27,207 I 2=−0,012 8 I 1−27,207 I 2 =0,012 Por medio de las dos ecuaciones, despejamos I1 y logramos las ecuaciones 11 y 12

37 I 1−8 I 2 =0,012

Los voltajes en las fuentes serían de 12v de acuerdo al video de aclaración enviado por el director del curso. Con los datos hallados dibujamos el circuito con los valores correspondientes, las polaridades en las resistencias para poder formular las ecuaciones de acuerdo la ley de Kirchhoff y el nombramiento de las mallas I1 y I2.

I 1=

0,012+ 8 I 2 37

8 I 1−27,207 I 2 =0,012 I 1=

(12)

(13)

0,012+ 27,207 I 2 8

Igualamos las dos ecuaciones para hallar el valor de I2 (14)

0,012+ 8 I 2 0,012+27,207 I 2 = 37 8

8 ( 0,012+8 I 2 )=37 ( 0,012+27,207 I 2 ) 0,096+ 64 I 2=0,444+1006,6659 I 2 64 I 2−1006,6659 I 2 =0,444−0,096

Figura 16. Nombramiento de las mallas y valores de las resistencias y fuentes de voltaje.

−942,6659 I 2=0,348

De acuerdo a las leyes de Kirchhoff, la sumatoria de los voltajes es igual a cero: (8)

I 2=

∑ V =0

I 2=−0,000369 A

De acuerdo a esta ley identificamos las ecuaciones de la malla 1 y la malla 2, teniendo en cuenta los signos asignados a cada una de las resistencias y la ley de ohm donde V = I x R. Igualamos magnitudes y convertimos voltios a kilovoltios, para trabajar con la misma magnitud (9)

12 v ∙

0,348 −942,6659

I 2=−369 μA En la ecuación 3 reemplazamos I2 para hallar I1 (15)

0,012+ 8(−0,000369) I 1= 37

1k =0,012 1000

Malla 1

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I 1=

−0,009047 =0,000244 A=244 μA 37

0,012−V A 0,012−V A V A + − =0 29 19,207 8

De acuerdo a los resultados, se halla que la corriente en la malla 1 mide 244 μA . Mientras que la corriente de la malla 2 mide −369 μA , el negativo en el resultado significa que la corriente en la malla 2 va en el sentido contrario.

VA VA 0,012 V A 0,012 − + − − =0 29 29 19,207 19,207 8 VA VA 0,012 0,012 V A + = + + 29 19,207 29 19,207 8

Voltaje en el nodo A y B De acuerdo a las leyes de Kirchhoff, la sumatorias de las corrientes en un nodo es igual a cero: (16)

0,2305+0,348 153,656V A +232V A +557,003 V A = 557,003 4456.024

∑ I =0

0,5785 942,659 V A = 557,003 4456.024

Para hallar el valor del voltaje en el nodo A, se tiene en cuenta el sentido de las corrientes (entrada o salida) como se muestra en la siguiente imagen. También cabe anotar que el nodo B queda como tierra (en la imagen se muestra el cambio de sentido de la corriente en la malla 2)

4,628=942,659 V A V A=

4,628 =0,00491 kv=4,91 v 942,659

De acuerdo al resultado se puede decir que el voltaje en el nodo A es de 4,91v. A la pregunta ¿Cómo aplicar las leyes de Kirchhoff para encontrar la corriente de mallas, voltaje de nodos en el circuito de la figura 2? en el desarrollo de los ejercicios tanto para hallar la corriente en las mallas, como el voltaje en los nodos se utilizaron la leyes de Kirchhoff cuando se dijo que la sumatoria de los voltajes en la malla es igual a cero y en el ejercicio de hallar el valor del voltaje del nodo se escribió que la sumatoria de las corrientes es igual a cero. Por medio de estas igualdades se pudo llegar a los resultados finales tanto para las mallas como para los nodos.

Figura 17. Sentido de la corrientes en las mallas y en los nodos.

Se adjunta enlace e imágenes del aplicativo Tinkercad, en el cual se realizó la simulación del circuito y sus mediciones correspondiente: https://www.tinkercad.com/things/9z1bLGLrw3kexquisite-jaagub/editel? sharecode=tWSSG4xmEMLu5usjyGZ-RIaTADXR_fipMEzkzcqoOo=

(17)

∑ I =0 I 1+ I 3−I 2=0 De acuerdo a la ley de ohm la corriente es igual a voltaje sobre resistencia, entonces se escribe cada una de las corrientes de la siguiente manera y se resuelve la ecuación obtenida: (18)

V 1−V A V 2−V A V A + − =0 R1 + R3 R 2 + R5 R 4

0,012−V A 0,012−V A V A + − =0 17 +12 19+ 0,207 8

. Figura 18. Simulación del circuito por medio del aplicativo Tinkercad.

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REFERENCIAS Izquierdo, S. C. (2000). Electrotecnia: circuitos eléctricos (Ed. rev.). Valencia, Calencia: Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Catalán, S. (2014). Electrotecnia: circuitos eléctricos. Recuperado de: https://ebookcentral-proquestcom.bibliotecavirtual.unad.edu.co/lib/unadsp/reader.actio n?docID=3217972&ppg=46 Pastor, A. (2014). Circuitos eléctricos. Recuperado de: https://ebookcentral-proquestcom.bibliotecavirtual.unad.edu.co/lib/unadsp/reader.actio n?docID=3219402&ppg=38

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