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• Luis Velasquez

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UNIVERSIDAD DE CIENCIAS Y HUMANIDADES  Tema:  POTENCIA ELECTRICA  Facultad:  Ingeniería electrónica con

mención en telecomunicaciones  Curso:  Fisica II  Profesor:  Beltozar Clemente, Saúl  Ciclo:  II ciclo en curso  Alumnos:  Salas Sánchez, Alberto Luigi  Velasquez Cano, Luis Miguel  Cerrón Dominguez, Mariano

El presente informe contiene un detallado análisis del 3er Laboratorio de Física II, correspondiente al tema de Potencia Electrica. La electronica de potencia combina tres desarrollos tecnológicos importantes: La energía, La electrónica y el control La energía, tiene que ver con los equipos de potencia estáticos (acumuladores) o rotativos (generadores eléctricos), encargados de la generación primaria eléctrica, como así también de su transmisión y distribución a los consumidores.

LABORATORIO Nº 03 POTENCIA ELECTRICA

I.

OBJETIVOS

1. Mostrar que la potencia eléctrica es una función del voltaje y de la corriente, calculando y midiendo la potencia disipada en una resistencia conforme aumenta el voltaje. 2. Determinar que la resistencia de un filamento de lámpara varía con la temperatura. 3. Medir la resistencia en FRIO del filamento del foco, que es aproximadamente de 6Ohm, y encontrar que la resistencia del filamento varia (aumenta) en forma no lineal al aumentar el voltaje aplicado.

II.

EQUIPOS Y MATERIALES



Fuente de energía VCD, 6 voltios.



Amperímetro, voltímetro.



Reóstato.



Interruptor.



Foquito de 6 voltios.



R1 y R2 resistencias iguales (100ohm. 1W)



Conexiones

III.

MARCO TEORICO La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt). Cuando una corriente eléctrica fluye en cualquier circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las células fotoeléctricas. Por último, se puede almacenar químicamente en baterías. La potencia es a rapidez con que se efectúa un trabajo, por unidad de tiempo. Es una medida del trabajo hecho dentro de un intervalo de tiempo determinado. En electricidad, la unidad de potencia es el Watt (W), llamado así en honor de James Watt, quien perfecciono la máquina de vapor. Un Watt de potencia es el trabajo hecho en un segundo por un voltio de presión eléctrica para mover un columbio de carga. Ya que un Coulomb por segundo es un amperio, la potencia en Watt es el producto: P=V x I Watt=Volt x Ampere Cuando fluye corriente a través de una resistencia se produce calor. Esta liberación de energía (trabajo) en forma de calor indica que se está generando potencia en la fuente de energía, y que se está disipando en la resistencia del circuito. Debido a que la resistencia del circuito disipa la potencia, a menudo esta se calcula en función de la resistencia. P=I 2 x R

Esta ecuación refleja la pérdida de potencia que resulta del flujo de la corriente a través de la resistencia de un circuito.



POTENCIA ELECTRICA EN CORRIENTE CONTINUA

Cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la tensión. Esto es

Donde I es el valor instantáneo de la corriente y V es el valor instantáneo del voltaje. Si I se expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en watts (vatios). Igual definición se aplica cuando se consideran valores promedio para I, V y P. Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede calcular la resistencia equivalente del dispositivo, la potencia también puede calcularse como

*Recordando que a mayor corriente, menor voltaje.



POTENCIA ELECTRICA EN CORRIENTE ALTERNA

Cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia eléctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de los valores eficaces o valores cuadráticos medios, de la diferencia de potencial entre los terminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo. En el caso de un circuito de carácter inductivo (caso más común) al que se aplica una tensión sinusoidal

con velocidad angular

y valor pico

:

 Esto provocará una corriente retrasada un ángulo respecto de la tensión aplicada

 La potencia instantánea vendrá dada como el producto de las expresiones anteriores:  Mediante trigonometría, la expresión anterior puede transformarse en la siguiente:

 Y sustituyendo los valores del pico por los eficaces:  Se obtiene así para la potencia un valor constante,

y otro

variable con el tiempo, Al primer valor se le denomina potencia activa y al segundo potencia fluctuante. Estos son Algunos Valores en los que pueden estar dada la potencia eléctrica: kilowatt ( kW ) = 103 watt = 1 000 watt miliwatt ( mW ) = 10 -3 watt = 0,001 watt microwatt ( mW ) = 10-6 watt = 0,000 001 watt

IV.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 

Mostrar que la potencia eléctrica es función del voltaje y la corriente calculando y midiendo la potencia disipada en una resistencia conforme aumenta el voltaje. 1) Arme el circuito Figura I, las resistencias R1 y R2 (cada una de 1W) están conectados en paralelo, de manera que pueden disiparse 2 Watts de potencia. Su resistencia en paralelo es de 50Ω.

2) Observe la Tabla 01, y use la Ley de Ohm para calcular la intensidad que pasa a través de las resistencias. Varía el cursor del reóstato. Anote los datos obtenidos en la tabla 1. Calcule la potencia para cada valor. Los valores de Voltaje son leídos por el voltímetro.

3) Ahora mida la intensidad para cada valor de voltaje que nos dé moviendo el cursor el reóstato. Anote los valores en la Tabla 02. Calcule la potencia para cada valor.



Determinar que la resistencia del filamento de una lámpara varía con la temperatura.



La resistencia en frio del foquito es aproximadamente 6 ohmios. 4) Conecte el circuito de la figura:

5) Ajuste la fuente de voltaje de energía sucesivamente a voltajes diferentes variando el reóstato y anote los valores que indica en la Tabla 03. 6) Al aumentar la corriente del filamento aumenta la potencia disipada por este, elevando su temperatura hasta que brilla. Por tanto se disipa la potencia en forma de calor y luz.

7) Calcule y anote la resistencia del filamento de la lámpara para cada valor de voltaje y corriente registrados en la tabla No 3.

V.

ANALISIS EXPERIMENTAL

1. Compare los valores calculados de la Tabla 01 contra los medidos en la Tabla 02. ¿Cuáles factores explicarían las diferencias entre los dos conjuntos de valores? Estas diferencias no deben ser mayores del 5% al 10%. 

Esto se debe al mal uso y armado de los equipos en el experimento, pues éstos influyen, la mayoría de veces en los resultados de los experimentos; también existe error de paralaje debido a la teoría de lectura en posiciones diferentes.

La diferencia entre potencias va a estar dada por: %∆P = (P1– P2)

x 100

A continuación, observaremos un cuadro anexo del porcentaje de error de la potencia hallado, usando la fórmula anterior:

∆P1= ∆P2= ∆P3= ∆P4= ∆P5= ∆P6=

(0.0250 – 0.010) (0.1000 – 0.072) (0.2250 – 0.196) (0.4200 – 0.380) (0.6875 – 0.624) (0.9750 – 0.899)

x 100 =1.50 %% x 100 =2.80 %% x 100 =2.90 %% x 100 =4.00 %% x 100 =6.35 %% x 100 =7.60 %

2. Examine sus mediciones registradas en la Tabla 03, al aumentar el voltaje, aumenta la resistencia del filamento 3. Si, éste aumenta, y se observa que conforme el voltaje aumenta, la resistencia del filamento también aumenta; esto debido a que la resistencia generada es directamente proporcional al voltaje. Esto se puede expresar mediante la Ley de Ohm 4. Haga un gráfico Voltaje vs resistencia, de los valores obtenidos en la Tabla 03.

VI.

CUESTIONARIO

1. ¿En qué medida fue la mayor resistencia del filamento a un voltio que cuando estaba frio? 

Fue mayor cuando nos encontrábamos en un voltaje de 3 voltios con una resistencia de 9.68Ω, por lo tanto si la resistencia en frío era de sólo 6Ω, en la resistencia hay un incremento de 3.68Ω.

2. Cual fue el incremento en resistencia de: 1 V a 2 V =……………2.45……………..Ω 2 V a 3 V =……………1.35……………..Ω 3 V a 4 V =……………--------…………...Ω 4 V a 5 V =……………--------…….……..Ω 3. Explique lo observado en esta experiencia, haga una comparación con la experiencia realizada en este laboratorio con la Ley de Ohm. 

En esta experiencia, observamos, y comprobamos, como calcular y obtener datos en lo que se refiere a potencia eléctrica, en este laboratorio, pudimos comprobar de una manera mas práctica la ley de Ohm, ya que, primero, nos fue mas fácil y practico armar el circuito, y medir sus valores, como también calcularlos.

VII.

CONCLUSIONES Al finalizar este laboratorio damos las siguientes conclusiones: 

Para lo que si utilizamos el principio de Ohm y de gran manera, fue para darnos cuenta que la relación entre el Voltaje y la Resistencia Eléctrica es directamente proporcional; por lo que se afirmó que conforme aumentaba el voltaje aumenta también la resistencia del filamentos en el foquito.



En oposición al anterior ítem tenemos el caso de “Potencia eléctrica versus Resistencia eléctrica”, ya que en esta caso la relación es inversamente proporcional y directamente proporcional a la vez, al observar que: Así que la gráfica resultará de dos manera diferentes dependiendo del caso que se adopte



Se llegó a comprobar la Ley de Ohm, gracias a la gráfica característica V-I se pudo comprender con facilidad.



La ley de OHM no es aplicable a todos los medios o materiales, pero se cumple para muchos metales a una determinada temperatura constante.

VIII. Bibliografia

 * TINS BÁSICOS MANUAL DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO. Universidad Tecnológica del Perú.  * F. MARÍN ALONSO; Campos Eléctrico y Magnético.  * Sears, Zemansky, Young y Freedman vol.2. Física Universitaria.  * http://www.wikipedia.com.