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• Michael Huamán Torrejón

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA MECÁNICA

“AÑO DEL SERVICIO AL BUEN CIUDADANO” ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

“LEY DE OHM, LEYES DE KIRCHHOFF, DIVISORES DE TENSIÓN Y CORRIENTE” DATOS INFORMATIVOS: 

      

: Ingeniería : Circuitos Electricos : Energia, Fisica y Mecanica : Obligatorio : VII : 160037 : 2017-I : Ing. F.Fidel Rios Noriega

Facultad Curso Área Carácter del curso Ciclo de estudios Código del curso Semestre Académico Docente responsable

DATOS DE LOS INTEGRANTES: Apellidos y Nombres:

CABANILLAS CASTILLEJO LUIS COLLANTES SOLORZANO JUAN JORDY CENIZARIO RAMOS JORDAN BREILY HUAMAN TORREJON DAVID MICHAEL SANCHEZ ESPINOZA SAUL WILFREDO

Nvo. Chimbote, 16 de mayo 2017

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Ing. FIDEL RIOS NORIEGA

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CONTENIDO

Este informe de laboratorio se ha elaborado para poder conocer y reconocer el comportamiento de los divisores de tensión, para lo cual se ha requerido gran cantidad de información tanto teórica como también práctica.

Iniciaremos con la información teórica que es necesaria conocer, estaremos definiendo cuales son las leyes de KIRCHHOFF, ley de OHM y divisores de tensión; proseguiremos con la comprobación de estas mismas en circuitos en serie y paralelo con ayuda de nuestros materiales de laboratorio, y finalizaremos con el menciona miento de los campos de aplicación.

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“LEY DE OHM, LEYES DE KIRCHHOFF, DIVISORES DE TENSIÓN Y CORRIENTE”

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2. OBJETIVOS:



Comprobar la ley de ohm



Comprobación de la leyes e Kirchhoff



Comprobar el comportamiento como divisores de tensión y corriente respectivamente

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3. FUNDAMENTO TEORICO 3.1 Ley de Ohm 

La ley de Ohm expresa la relación que existe entre la diferencia de potencial que aplicamos a los extremos de un receptor y la corriente que circula por éste.



Su expresión matemática es la siguiente:

V=I·R

Donde: V = diferencia de potencial (V) I = intensidad de corriente (A) R = resistencia eléctrica (Ω)

Existen otras dos expresiones de esta ley que se obtienen despejando de la ecuación anterior:

3.2 Asociación de Resistencias Existen tres posibilidades a la hora de asociar las resistencias que forman parte de un circuito: a) Asociacion en serie  Las resistencias de un circuito eléctrico están conectadas en serie cuando van colocadas una a continuación de la otra, de forma que la corriente eléctrica sólo tiene un camino que recorrer.  Esta disposición se caracteriza porque si se desconecta o avería cualquiera de los elementos del circuito, se interrumpe el paso de la corriente a todos los demás.  La conexión en serie tiene dos características fundamentales: |4 CIRCUITOS ELECTRICOS – 2017 - I

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 La intensidad que pasa por todas las resistencias del circuito es la misma.  El voltaje proporcionado por la pila se repartirá entre las resistencias en proporción directa a su valor, es decir cuanto mayor sea el valor de la resistencia, mayor será el voltaje asociado a ella.

El esquema eléctrico de este tipo de circuito es el siguiente:

 La resistencia total equivalente viene dada por la siguiente fórmula: RT = R1 + R2 + ....... + Rn  Por lo que el circuito equivalente al anterior será:

b) Asociacion en paralelo:  Las resistencias de un circuito eléctrico están conectadas en paralelo cuando tienen unidos sus extremos en un mismo punto.  La conexión en paralelo tiene dos características fundamentales: a) La intensidad se reparte entre los diferentes ramales en proporción inversa al valor

de la resistencia de cada ramal, es decir, a mayor resistencia corresponde menor intensidad. b) El voltaje al que están sometidas todas las resistencias del circuito es el mismo. |5 CIRCUITOS ELECTRICOS – 2017 - I

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El esquema eléctrico de este tipo de circuito es el siguiente:



La resistencia total equivalente viene dada por la siguiente fórmula:

Por lo que el circuito equivalente al anterior será:

3.3 Leyes de Kirchhoff Las leyes de Kirchhoff son una consecuencia directa de las leyes básicas del Electromagnetismo (Leyes de Maxwell) para circuitos de baja frecuencia, y forman la base de la Teoría de Circuitos y de gran parte de la Electrónica. Pueden enunciarse en la forma siguiente: a) Primera Ley de Kirchhoff. Ley de nodos. La suma algebraica de las corrientes entrantes y salientes a un nodo, es cero (ley de conservación de la carga). Nota: Un nodo en un circuito es un punto en el que confluyen varias corrientes.

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Nudo en el que confluyen cinco ramas La aplicación de esta ley al nodo de la figura, sería la siguiente: I1 + I2 - I3 - I5-I4 = 0 La consideración de que una corriente es entrante o saliente se hace en principio de una forma totalmente arbitraria, ya que, si una corriente I es entrante, se puede sustituir por una corriente -I saliente y viceversa. El sentido real de la corriente dependerá de cuál de los dos signos sea numéricamente el correcto. Lo importante que en el nodo la suma de lo que entra e igual a lo que sale, por eso se habla de conservación de la carga. En un nodo no se crean ni desaparecen cargas eléctricas. Dicho de un modo más formal, en un nodo no hay fuentes ni sumideros de cargas. b) Segunda Ley de Kirchhoff. Ley de mallas. En un circuito cerrado o malla, la suma algebraica de las diferencias de potencial entre los extremos de los diferentes elementos, es cero (ley de conservación de la energía). Nota: Es muy importante entender que esto ocurre en cualquier camino cerrado por el que circulemos en un circuito y sin importar si lo hacemos en sentido horario o sentido anti horario. Vamos a circular a partir del punto (e) y en sentido horario, partiendo de (e) y volviendo a (e). Por supuesto que tenemos que conocer o presuponer las caídas de potencial o tensión en cada componente por el cual pasaremos a la circular.

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+ Vae – Vab – Vbc – Vcd – Vde = 0 También podríamos haber circulado en sentido anti horario y obtener la siguiente ecuación, partiendo de (e) y volviendo a (e): + Vde + Vcd + Vbc + Vab – Vae = 0 Ambas ecuaciones anteriores son válidas. Nota: Es importante aclarar cierta nomenclatura que utilizamos. Por ejemplo cuando decimos Vde, estamos diciendo que la tensión del punto e es mayor a la del punto d. Esto podemos no saberlo de antemano, pero si lo suponemos y luego de los cálculos da positivo el valor de Vde, significaría que hemos supuesto correctamente. En cambio si Vde da negativo, implica que el verdadero sentido es al contrario del supuesto.

3.4 Divisor de tensión Conjunto de resistencias o resistencias equivalentes montadas en serie. La tensión de la fuente se divide en cada una de ellas proporcionalmente a la resistencia. Circuito: Resistencia R1 en serie con el conjunto R2 // R3 en paralelo. Elegir las resistencias a utilizar.

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3.5 Divisor de corriente Conjunto de resistencias o resistencias equivalentes montadas en paralelo. La corriente de la fuente se divide en cada una de ellas de forma inversamente proporcional a la resistencia. Circuito: Resistencia R1 en serie con el conjunto R2 // R3 en paralelo. Elija las resistencias a usar.

4. MATERIALES 4.1 Protoboard

Figura 1: Protoboard usado en la práctica, para armar los circuitos.

Es una tabla de pruebas indispensable para uso electrónico, su función principal es hacer pruebas del funcionamiento de los diferentes circuitos electrónicos que creamos. Se distinguen por tener filas y columnas con lo que se puede saber en qué ubicación posicionar cada pieza, también cuentan con 2 rieles a los lados, los cuales se usaran como las líneas Positivas y Negativas de nuestro circuito. |9 CIRCUITOS ELECTRICOS – 2017 - I

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4.2 Resistencia Se le conoce como un elemento pasivo el cual impide el paso de los electrones cuando llega a ella por un conductor o unión eléctrica. A mayor resistencia, menor corriente; cada resistencia tiene su tolerancia.

Figura 2: Resistencias utilizadas en la práctica.

4.3 Fuente de voltaje Es un dispositivo que convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta (ordenador, televisor, impresora, router, etc.), para dispositivos electrónicos se clasifican básicamente como fuentes de alimentación lineal y conmutada.

Figura 3: Fuente de voltaje 0 - 12 V.

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4.4 Voltímetro Se llama voltímetro al dispositivo que permite realizar la medición de la tensión que existe entre dos puntos pertenecientes a un circuito eléctrico. Por lo tanto nos da la lectura de la cantidad de voltios. Los voltímetros tienen que contar con una resistencia muy elevada para que al ser conectados al circuito, no genere una medida de tensión errónea.

Figura 4: Voltímetro usado para calcular la tensión del circuito de práctica.

4.5 Amperímetro

Un amperímetro es un dispositivo que permite realizar la medición de la intensidad de la corriente eléctrica que circula en un circuito eléctrico.

Figura 5: Imagen referencial de un amperímetro usado en la práctica.

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5. PROCEDIMIENTO

5.1 Colocación de las resistencias en paralelo Se tomó datos sobre los valores de cada resistencia notando que tenían una pequeña variación en su lectura con tabla y con el dispositivo de medición.

Figura 6: imagen donde se muestra las resistencias en paralelo.

Una vez armado en paralelo las resistencias en el circuito; se procedió a alimentarlo con una fuente de 12 voltios. Obteniendo medidas de la corriente en una resistencia y en 2; 3 resistencias conectadas en paralelo. Se hizo sus respectivos cálculos para comprobar los resultados obtenidos en la práctica con los obtenidos teóricamente.

5.2 Colocación de las resistencias en serie Una vez armado en serie, se alimentó el circuito con la fuente de 12 voltios y se procedió a colocar el multímetro en los terminales de una primera resistencia para medir su voltaje y así sucesivamente en los terminales de cada resistencia a emplear en nuestro circuito. Luego se procedió a medir el voltaje total. Y para comprobar que cuando se conectan resistencias en serie se obtiene voltajes proporción directa a sus resistencias, se hizo los cálculos para su comprobación, lo cual se muestran a continuación.

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Figura 7: imagen donde se muestra la lectura del voltaje total en el circuito.

6. CALCULOS Y RESULTADOS En lo teórico calculamos las resistencias a través de la lectura obtenida del respectivo resistente. V

Utilizando la formula I = R Y con un voltaje de fuente de 12v. Y con un voltaje de fuente variante recogidos con el multitester para cálculo practico en el protoboard. Tabla 1.- prueba teórica de las resistencias 𝑅 (𝐾𝛺)

𝑉 (𝑣𝑜𝑙𝑡. )

𝑅1 = 5.6

𝐼 (𝑚𝐴)

12

2.14

𝑅2 = 56

12

0.214

𝑅3 = 2.2

12

5.45

Tabla 2.- prueba práctico de las resistencias 𝑅 (𝐾𝛺)

𝑉 (𝑣𝑜𝑙𝑡. )

𝐼 (𝑚𝐴)

𝑅1 = 5.51

12.15

2.2

𝑅2 = 55.3

12.15

0.21

𝑅3 = 2.15

12.13

5.57

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Ley de Ohm para determinar corriente eléctrica (Amperios) en lo teórico, mientras que en lo práctico calculamos utilizando el multitester que indica los siguientes valores que está en el cuadro n°2. Esto indica que los valores teóricos se aproximan a los valores prácticos. “R” EN PARALELO:

Tabla 3.- Resistencia en paralelo Teórico. 𝑉 (𝑣𝑜𝑙𝑡. )

𝑅 𝑒𝑛 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜

𝐼 (𝑚𝐴)

𝑅𝑒𝑞𝑣 𝐾𝛺

𝑅1

12

2.14

5.6

𝑅1 , 𝑅2 𝑦 𝑅3

12

7.804

1.538

Tabla 4.- Resistencia en paralelo Practico. 𝑅 𝑒𝑛 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜

𝑉 (𝑣𝑜𝑙𝑡. )

𝐼 (𝑚𝐴)

𝑅𝑒𝑞𝑣 𝐾𝛺

𝑅1

12.15

2.2

5.51

𝑅1 , 𝑅2 𝑦 𝑅3

12.15

8.24

1.504

Este proceso fue justamente el que se realizó para plasmar los datos teóricos presentados en la tabla de la Figura 3 y comparando con lo practico figura 4. Para ello se contaba únicamente con el valor de la fuente, que fue de 12V, y con los valores de las resistencias, que se encontraron utilizando el código de colores para determinar los valores correspondientes en ohmios para cada resistencia y haciendo calculo practico y teórico comprobando que lo valores obtenidos son semejantes y por tanto teniendo éxito en el experimento.

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“R” EN SERIE:

Tabla 5.- Resistencia en Serie Teórico. 𝑅 𝑒𝑛 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜

𝑉 (𝑣𝑜𝑙𝑡. )

𝐼 (𝑚𝐴)

𝑅𝑒𝑞𝑣 𝐾𝛺

𝑅1

12

2.14

5.6

𝑅1 , 𝑅2 𝑦 𝑅3

12

0.188

63.8

Tabla 6.- Resistencia en serie Practico. 𝑅 𝑒𝑛 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜

𝑉 (𝑣𝑜𝑙𝑡. )

𝐼 (𝑚𝐴)

𝑅𝑒𝑞𝑣 𝐾𝛺

𝑅1

1.05

0.188

5.6

𝑅1 , 𝑅2 𝑦 𝑅3

12.14

0.193

62.96

Diferencia de Potencial:

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Tabla 7.- cálculo del voltaje total teórico. 𝑅 (𝐾𝛺) 𝑅1 = 5.6

𝑉 (𝑣𝑜𝑙𝑡. )

𝐼 (𝑚𝐴)

1.0598

0.188

10.52

0.188

0.4136

0.188

𝑅2 = 56 𝑅3 = 2.2

𝑉𝑇 = 11.99

Tabla 8.- cálculo del voltaje total practico.

𝑅 (𝐾𝛺) 𝑅1 = 4.9

𝑉 (𝑣𝑜𝑙𝑡. )

𝐼 (𝑚𝐴)

5.9

1.2

2.3

1.2

1.2

1.2

𝑅2 = 1.95 𝑅3 = 1.1 𝑉𝑇 = 9.4

7. CONCLUSIONES  Conclusiones de circuito en paralelo: Al comparar los datos teóricos con los de la práctica nos dimos cuenta que los errores eran mínimos ya que solo se produjeron por reducción de decimales, también nos dimos cuenta que la corriente antes y después de una resistencia es la misma, no así en otros puntos del circuito, pero al final lo que entra de corriente es lo mismo que sale pues se van dividiendo al entrar y sumando al salir, en fin.  Comprobamos efectivamente las características de un circuito en paralelo con

corriente continua y comprobamos reiteradamente que la ley de Ohm es fundamental a lo largo de todo el experimento, tanto en este informe de circuito en paralelo como en el anterior que era en serie. | 16 CIRCUITOS ELECTRICOS – 2017 - I

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 Conclusiones de circuito en serie: En este informe pudimos demostrar

prácticamente las características de un circuito en serie en el laboratorio, constatando que la corriente es constante en todo su recorrido, que la diferencia de potencial aplicada es constante en todo el circuito y que las resistencias puestas a lo largo del recorrido solo se transforman en una sola, comprobando así que se cumple con todo lo teórico explicado en clases.  También hemos concluido que es de gran importancia saber cuánta corriente se puede aplicar al circuito teóricamente mediante la ley de Ohm, ya que así no se quemarán las resistencias por exceso de amperaje.  Finalmente, también hemos reforzado como medir corriente en un circuito, lo que se hace en forma paralela, es decir, se corta el circuito y se mide con el multímetro los polos expuestos empezando con una escala de 10 amperes y bajándola según la lectura para no quemar el instrumento de medición.  Se llegó a la conclusión de que la Corriente es Directamente Proporcional a la

Corriente donde a mayor Voltaje Mayor será la Corriente y que la ley de Ohm se puede aplicar a cualquier parte del circuito como al circuito completo además

se

estudió

los

postulados

de

Kirchhoff.

Se han cumplido con los objetivos planteados al iniciar la práctica.

8. RECOMENDACIONES  

Se debe verificar que el multitester no presente defectos para tomar buenos datos Al medir amperaje no conectar en paralelo el instrumento porque hará corto circuito y malograra el multímetro

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