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LABORATORIOS DE FISICA ELECTRONICA

NANCY SORAIDA BAYONA

CODIGO DEL CURSO 100414A

GRUPO 71

TUTOR JORGE LUIS ESTRADA UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD 2013

INTRODUCCION

Mediante el siguiente trabajo realizamos la apropiación textual y documentamos las prácticas realizadas del curso de Física Electrónica. Se establecen los conceptos, electricidad y electrónica realizando cada una de las cinco prácticas de laboratorio, de acuerdo a la rúbrica establecida.

OBJETIVO Reconocer los principales equipos del laboratorio e identificar las magnitudes eléctricas de mayor interés para el desarrollo del curso, por medio del trabajo con dispositivos electrónicos básicos

OBJETIVOS ESPECIFICOS 1. Permitir reconocer las principales magnitudes empleadas que se emplean en curso de Física Electrónica. 2. Identificar los principales dispositivos electrónicos empleados para desarrollo de las prácticas de los laboratorios. 3. Conocer el funcionamiento y aplicación de componente mas utilizado dentro de los componentes más utilizado dentro del circuito eléctricos como son: resistencias o resistor. 4. Identificar el código de colores para la identificación de su valor óhmico 5. Verificar las principales características eléctricas de los Circuitos Serie y Paralelo por medio de la experiencia en el Laboratorio. También se pretende comprobar el planteamiento teórico de la Ley de Ohm y de las Leyes de. 6. Conocer el funcionamiento general y la principal aplicación de tres de Los componentes electrónicos más utilizados dentro de los circuitos y equipos 7. Electrónicos de hoy en día 8. Conocer el funcionamiento de las compuertas lógicas y su aplicación 9. en el campo de los circuitos combi nacionales. También se pretende identificar al 10. Flip - Flop como componente base del almacenamiento digital.

MARCO TEÓRICO

Magnitudes eléctricas y equipo de laboratorio

Voltaje, tensión o diferencia de potencial (V) En un circuito eléctrico, la diferencia de potencial (el voltaje o la tensión) existente entre los polos del generador o entre los puntos cualesquiera del circuito, es la causa de que los electrones circulen por el circuito si este se encuentra cerrado. Su unidad es el voltio (v). Se suelen emplear dos múltiplos de esta unidad que son el kilovoltio (kV) y el megavoltio (mV) y también dos submúltiplos como son el milivoltio (mV) y el microvoltio (µV). 1kV= 1.000 V 1MV= 1.000.000 V 1V= 1000MV 1 V= 1.000.000 µV Para medir el voltaje se utiliza un aparato llamado voltímetro. Se conecta en paralelo al elemento cuyo voltaje queremos medir. Intensidad de la corriente eléctrica (I). La intensidad de la corriente se define como la cantidad de carga eléctrica que circula por un circuito en la unidad de tiempo. Se mide en Amperio (a). Normalmente se emplean de unos submúltiplos de esta unidad que son miliamperio (mA) y el microamperio (µA) 1 A= 1.000 mA 1 A= 1.000.000 µA

La intensidad es una característica equivalente al caudal en el circuito hidráulico, esto es, a la cantidad de agua que pasa en la unidad de tiempo por un punto de la tubería. Para medir la intensidad de corriente que circulan por un circuito se utilizan unos aparatos llamados amperímetros, se conecta en serie para efectuar la medida. Resistencia Eléctrica (R) Es la propiedad que tienen los cuerpos de dificultar más o menos el paso de la corriente eléctrica. Las sustancias conductoras ofrecen poca resistencia al paso de la corriente, sin embargo las sustancias aislantes ofrecen una alta resistencia al paso de la corriente eléctrica. La resistencia de un conductor depende del tipo de material de el que esta compuesto de su longitud y de su sección. A mayor longitud mayor resistencia y por el contrario a mayor sección de conductor menor resistencia de la misma forma que el agua circula por la tubería tiene pocos cambios de dirección y son mas anchas. La unidad de resistencia es el ohmio (O). Normalmente se emplean de esta unidad como son kiloohmios (K O) y el megohmio (M O). 1 k O= 1.000 O 1 M O = 1.000.000 O 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 intensidad de la corriente que circula por este Matemáticamente se expresa: V= I.R. Donde V es la diferencia de potencial que se aplica al receptor, medida en voltios. I es la intensidad de la corriente eléctrica que circula por el receptor, medida en amperio. R es la resistencia del receptor, medida en ohmios. Magnitudes y unidades eléctricas

Términos Voltio: Es la unidad de fuerza que impulsa a las cargas eléctricas a que puedan moverse a través de un conductor. Su nombre, voltio, es en honor al físico italiano, profesor en Pavia, Alejandro Volta quien descubrió que las reacciones químicas originadas en dos placas de zinc y cobre sumergidas en ácido sulfúrico originaban una fuerza suficiente para producir cargas eléctricas. Ohmio: Unidad de medida de la Resistencia Eléctrica. Y equivale a la resistencia al paso de electricidad que produce un material por el cual circula un flujo de corriente de un amperio, cuando está sometido a una diferencia de potencial de un voltio.

Amperio: Unidad de medida de la corriente eléctrica, que debe su nombre al físico francés André Marie Ampere, y representa el número de cargas (coulombs) por segundo que pasan por un punto de un material conductor. (1Amperio = 1 coulomb/segundo). Culombio Unidad de carga eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades. Se representa con la letra C y equivale a una carga tal que ejerce una fuerza de 9 x 109 newtons sobre otra carga idéntica situada a 1 metro de distancia. Equivale a la carga de 6,23 x 1018 electrones. Faradio Es la unidad de capacidad. Básicamente dice la cantidad de carga que puede tener un condensador cuando pasa un cierto voltaje a través de el. Esto te dice cuanta corriente fluye de al, y por cuanto tiempo, cuando pasa a través de distintos tamaños de resistencias. Un faradio es extremadamente grande. Un condensador de papel normal que tenga un faradio podrá ser tan grande como tu cocina - sobre todo si es del tipo de alto voltaje.

DESARROLLO DE LA PRACTICA 1

PROCEDIMIENTO

1. Identifique los dispositivos electrónicos y el equipo de laboratorio que usará en la práctica. Realice una gráfica de las conexiones internas del protoboard y del multímetro que va a utilizar, destacando principalmente las magnitudes y las escalas de medición. PROTOBORARD

Es un dispositivo que permite ensamblar circuitos electrónicos sin uso de Soldadura. Hace una conexión rápida y fácil y es ideal para trabaja circuitos Pequeños o de prueba. En cada orificio se puede alojar el terminal de un componente o un cable. Pero antes de trabajar con el, se deben conocer cuáles orificios están interconectados. Generalmente las conexiones son por columnas y en las secciones laterales por Filas. Con ayuda del tutor vamos a reconocer estas conexiones internas.

MULTIMETRO Permite realizar mediciones de varias magnitudes de interés, como: el voltaje, la resistencia, la corriente, la capacitancia, la frecuencia, etc. tanto en señales continuas como alternas.La corriente se mide en amperios (A)El flujo de electrones voltaje o tensión se mide en voltios (v) que es la misma fuerza electromotriz.ACV : Voltaje Alterno, varia entre positivo y negativoDCV: Directo ConstanteDCA: Corriente continuaHFE: Ganancia de los transistores

RESISTENCIA Son los elementos de mayor empleo en el ramo de la electrónica. Su función es controlar o limitar la corriente que fluye a través de un circuito eléctrico, presentando oposición al paso de la corriente eléctrica. | CÓDIGO DE COLORES PARA RESISTENCIAS: el código de colores más empleado para resistores, se compone de cuatro franjas de color, que se leen de izquierda a derecha, siendo generalmente la cuarta franja dorada o plateada

FUENTE DE ALIMENTACIÓN Dispositivo que convierte las tensiones alternas de

la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas. alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta

DIODO LED Es un elemento semiconductor que emite luz, sirven como indicadores y también para iluminación sobre todo los de luz blanca. | Para obtener una buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente que atraviesa el LED.

2. Medición de voltaje continuo o DC. Conecte la fuente de alimentación y mida su voltaje DC de salida con el multímetro. Solicite al tutor la información relacionada con la escala adecuada, la ubicación de los terminales de medición y la forma de medir voltaje. (El voltaje se mide en paralelo con el elemento) Utilizamos una fuente con un voltaje de 5V

3. Medición de la resistencia eléctrica. Solicite al tutor el valor teórico de la Resistencia a utilizar en la experiencia y proceda a medir esta magnitud con el Multímetro. Si requiere información sobre la escala adecuada, la ubicación de Los terminales de medición y la forma de medir la resistencia eléctrica ( la Resistencia eléctrica se mide en paralelo con el elemento), no dude en Consultar a su tutor.

Al medir la resistencia con el Multímetro su valor fue 2.08 La escala a utilizar es Miliamperios (MA)

4. Construya, con ayuda de su tutor, el siguiente circuito en el protoboard.

5. Mida el voltaje DC en cada elemento. Medición de voltaje: * Desde la fuente a la resistencia con ayuda del multímetro nos genero un valor de 2.92 V * Desde la fuente al LED: 4.94V * Desde la resistencia al LED: 2V 6. Mida la corriente eléctrica que circula por el circuito. Solicite al tutor la información relacionada con la escala adecuada, la ubicación de los terminales de medición y la forma de medir corriente eléctrica. ( la corriente se mide en serie con el elemento ) Corriente eléctrica: * Corriente de todo el circuito: 12.5 MA * Corriente de la resistencia al LED: 12.6 MA

* * Desde la entrada de la corriente hacia la entrada de la resistencia: 12.6MA ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 1)



Es importante verificar que para que encienda el DIODO LED se verificar que el voltaje de la fuente sea el correcto ya que el resultado sea satisfactoria en el caso en que elemento semiconductor sea un DIODO LED debe contar con un con un voltaje de 5.



Según los resultados obtenidos se debe la corriente total que circula por todo el circuito es de 12.5 MA.



Al calcular la corriente que circula por la resistencia es de 12.6 MA con ayuda del Multímetro por consiguiente se concluye que la corriente que circula por todo el circuito puede ser la misma que se encuentra en la resistencia.



Las magnitudes y unidades de la electricidad son importantes saberlas donde proviene y cuáles son sus magnitudes como las presentadas anteriormente, saber cuál es la letra que representa cada una, y cuál es su símbolo



A través de esta práctica se logro calcular las magnitudes mas utilizadas en la electricidad como lo fueron el voltaje.

PRACTICA 2 CIRCUITOS ELECTRICOS (LA RESISTENCIA ELECTRICA)

OBJETIVO Conocer el funcionamiento y aplicación del componente más utilizado Dentro de los circuitos eléctricos, la resistencia eléctrica o resistor. También se Empleará el código de colores para la identificación de su valor óhmico.

MARCO TEORICO´

Se le llama resistencia eléctrica a la mayor o menor oposición que tienen los electrones para desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el sistema internacional es el ohm, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán George Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre. La resistencia está dada por la siguiente fórmula:

En donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material. La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal) Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens. Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en que atraviesa dicha resistencia, así:1

Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios.

de

También puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un conductor es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional a su resistencia" Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo. Resistencia eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos de oponerse en cierto grado al paso de la corriente eléctrica. En función del valor de esta propiedad, los materiales se clasifican en conductores, semiconductores o aislantes: Conductores: Son los elementos que presentan una oposición muy pequeña al paso de los electrones a través de ellos; es decir, presentan una resistencia eléctrica muy baja. Como ejemplo de buenos conductores eléctricos podemos nombrar a los metales. Semiconductores: Son un grupo de elementos, o compuestos, que tienen la particularidad de que bajo ciertas condiciones, se comportan como conductores. Cuando estas condiciones no se dan, se comportan como aislantes. Como ejemplo podemos nombrar al germanio, al silicio, al arseniuro de galio... Aislantes: Son los materiales o elementos que no permiten el paso de los electrones a través de ellos. Como ejemplo podemos nombrar a los plásticos.

- Resistencia La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (l), de su sección (s) y del material con el que está fabricado, mediante la siguiente expresión:

Donde: R = resistencia. r = resistividad. L = longitud. s = Sección.

- Resistividad La constante de proporcionalidad r se denomina resistividad, que depende del material con que está fabricado el conductor y de la temperatura. A la inversa de la resistividad se le denomina conductividad s:

- Unidades La unidad de la resistencia eléctrica es el ohmio, que se representa por la letra griega W(omega). El ohmio se define como la resistencia que opone al paso de corriente eléctrica, una columna de mercurio de 106'3 centímetros de longitud y 1 milímetro de sección. Los múltiplos del W son el kilo-ohmio (KW) que equivale 1.000 W, y el megaohmio (MW) que equivale a 1.000 KW, es decir a 1.000.000 W. Código de colores

Figura 2: Diferentes resistencias todas ellas de empaquetado tipo axial. Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del tipo de éste; para el tipo de encapsulado axial, el que se observa en las fotografías, dichos valores van rotulados con un código de franjas de colores. Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el multiplicador y las otras indican las cifras significativas del valor de la resistencia. El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura únicamente se aplica en resistencias de alta precisión o tolerancia menor del 1%.

Valor de la Valor de la Coeficient Color de 1°cifra 2°cifra Multiplicad Toleranci e de temperatur la banda significativ significativ or a a a a Negro

0

0

1

-

-

Marrón

1

1

10

±1%

100ppm/°C

Rojo

2

2

100

±2%

50ppm/°C

Naranja

3

3

1 000

-

15ppm/°C

Amarillo

4

4

10 000

±4%

25ppm/°C

Verde

5

5

100 000

±0,5%

20ppm/°C

Azul

6

6

1 000 000

±0,25%

10ppm/°C

Morado

7

7

10000000

±0,1%

5ppm/°C

Gris

8

8

100000000

±0.05%

1ppm/°C

Blanco

9

9

1000000000

-

-

Dorado

-

-

0,1

±5%

-

Platead o

-

-

0,01

±10%

-

Ningun o

-

DESARROLLO PRÁCTICA 2 MATERIALES:

Un protoboard Un Multímetro Una fuente de alimentación

Un diodo LED Tres resistencias de diferente valor (una debe ser de 100) Un (potenciómetro) Cables de conexión PROCEDIMIENTO: 1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará en esta práctica. POTENCIOMETRO Es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie. Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reóstatos, que pueden disipar más potencia.

2. Encuentre el valor nominal y la tolerancia de cada resistencia fija.

RESISTENCIA VALOR NOMINAL NARANJA 3BLANCO 390Ω 9CAFÉ 0DORADO

TOLERANCIA 5%

ROJO 2ROJO 2CAFÉ 220Ω 1DORADO CAFÉ 1NEGRO 0CAFÉ 100Ω 1DORADO

5% 5%

3. Mida con el Multímetro el valor de cada resistencia y verifique que se Encuentre dentro de los límites de tolerancia.

RESISTENCIA | VALOR NOMINAL | TOLERANCIA | VALOR MULTIMETRO | NARANJA 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO | 390Ω | 5% | 386Ω | ROJO 2ROJO 2CAFÉ 1DORADO | 220Ω | 5% | 219Ω | CAFÉ 1NEGRO 0CAFÉ RESISTENCIA

VALOR NOMINAL

NARANJA 390Ω 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO ROJO 2ROJO 220Ω 2CAFÉ 1DORADO 1DORADO 100Ω 100Ω 5% 99.4Ω

TOLERANCIA 5%

VALOR MULTIMETRO 386Ω

5%

219Ω

5%

99.4Ω

PRIMERA RESISTENCIA: 390 X 5%= 19,5 390+ 19,5=409,5 390-19,5=370,5 El rango de tolerancia estaría entre: 409,5 y 370,5 según la toma con el multímetro es correcta. SEGUNDA RESISTENCIA: 220 X 5%= 11

220+ 11=231 220-11=209 El rango de tolerancia estaría entre: 231 y 209 según la toma con el multímetro es correcta. TERCERA RESISTENCIA: 100 X 5%= 5 100+ 5=105 100-5=95 El rango de tolerancia estaría entre: 105 y 95 según la toma con el multímetro es correcta 4. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN SERIE. Realice en el protoboard unarreglo de 3 resistencias en serie. RESISTENCIA

VALOR NOMINAL

NARANJA 390Ω 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO ROJO 2ROJO 220Ω 2CAFÉ 1DORADO 1DORADO 100Ω 100Ω 5% 99.4Ω

TOLERANCIA 5%

VALOR MULTIMETRO 386Ω

5%

219Ω

5%

99.4Ω

ALOR DE LA RESISTENCIA EQUIVALENTE: 710Ω Req = 290Ω+220Ω+100Ω Req= 710Ω DATO EXPERIMENTAL CON EL MULTÍMETRO: 700Ω 5. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN PARALELO. Realice en el protoboard unarreglo de 3 resistencias en paralelo. RESISTENCIA

VALOR NOMINAL

TOLERANCIA

VALOR MULTIMETRO

NARANJA 390Ω 3BLANCO 9CAFÉ 0DORADO ROJO 2ROJO 220Ω 2CAFÉ 1DORADO 1DORADO 100Ω 100Ω 5% 99.4Ω

5%

386Ω

5%

219Ω

5%

99.4Ω

Reqt=17509.8Ω299.59Ω Reqt=58.44Ω DATO EXPERIMENTAL CON EL MULTÍMETRO: 59Ω 6. FUNCIONAMIENTO DEL POTENCIÓMETRO. Identifique los terminales del potenciómetro y mida los valores de resistencia entre ellos.

El potenciómetro tiene una perilla o cursor sobre el material resistivo, esta perilla o cursor es el que se puede mover y es el que constituye la resistencia en las terminales del potenciómetro. Los valores que se midieron en el Multímetro entre las terminales del potenciómetrofueron:

9.64 Ωen las terminales A-C 0 a 9.00Ωen el terminal A al B

7. Construya el siguiente circuito. Varíe el cursor del potenciómetro y observe elefecto sobre el circuito. Explique lo sucedido. Se observo que al dar movimiento a la perilla del potenciómetro el diodo LED se iluminaba con más intensidad o se bajaba la intensidad de la luz dependiendo de la corriente que le ingresaba. Entre mas alta la resistencia menos corriente le llegaba la LED y por ende este bajaba su luz.

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 2) Se observo que al dar movimiento a la perilla del potenciómetro el diodo LED se iluminaba con más intensidad o se bajaba la intensidad de la luz dependiendo de la corriente que le ingresaba. Entre mas alta la resistencia menos corriente le llegaba la LED y por ende este bajaba su luz. CONCLUSIONES. Se reconoce la importancia del multimetro en las diferentes medidas de Voltajes de CC, tensión, corriente continua, corriente CA, resistencia, conductancia, comprobación de diodos, capacitancia, frecuencia, temperatura, captura de picos, registros de mínimos y máximos promedios. Básicamente una resistencia es de valor variable, por lo cual tiene tres terminales: las correspondientes a los extremos de la resistencia y un terminal para el cursor, que es un contacto que se mueve sobre toda la extensión de la resistencia. De esta manera, si se toma este último terminal y uno de los extremos del potenciómetro se tendrá una resistencia variable Podemos observar que la corriente que circula por todos los elementos del circuito es la misma, esto es lógico, ya que la cantidad de electrones que salen del terminal negativo debe ser igual a la cantidad que ingresa por el positivo. La tensión que cae en las resistencias es distinta, esto se debe a que la tensión proporcionada por la fuente se debe repartir para vencer la oposición de todas las resistencias. Por lo tanto, la suma de las caídas de tensión de todas las resistencias debe ser igual a la proporcionada por la fuente. En el circuito paralelo vemos que la corriente en el punto A tiene tres caminos posibles, por la tanto la corriente "1" se dividirá en tres. Resumiendo decimos que: "en un circuito serie la corriente que circula es la misma en todos los elementos, mientras que en un circuito paralelo la tensión aplicada es igual

PRACTICA 3 LEYES DE LOS CIRCUITOS ELECTRICOS

OBJETIVO: Verificar las principales características eléctricas de los Circuitos Serie y Paralelo por medio de la experiencia en el Laboratorio. También se Pretende comprobar el planteamiento teórico de la Ley de Ohm y de las Leyes de Kirchhoff en los circuitos en estudio

MARCO TEORICO Hasta ahora hemos considerado los circuitos con un solo receptor, pero lo cierto es que es más común encontrar varios receptores en el mismo circuito. Cuando se instalan varios receptores, éstos pueden ser montados de diferentes maneras:   

En serie En paralelo Mixtos

Circuitos en serie En un circuito en serie los receptores están instalados uno a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente que atraviesa el primero de ellos será la misma que la que atraviesa el último. Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor.

Circuito en paralelo

En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, añadiremos una nueva línea conectada a los terminales de las líneas que ya hay en el circuito.

Caída de tensión en un receptor Aparece un concepto nuevo ligado a la tensión. Cuando tenemos más de un receptor conectado en serie en un circuito, si medimos los voltios en los extremos de cada uno de los receptores podemos ver que la medida no es la misma si aquellos tienen resistencias diferentes. La medida de los voltios en los extremos de cada receptor la llamamos caída de tensión. La corriente en los circuitos serie y paralelo Una manera muy rápida de distinguir un circuito en seria de otro en paralelo consiste en imaginala circulación de los electrones a través de uno de los receptores: si para regresen a la pila atravesando el receptor, los electrones tienen que atravesar otro receptor, el circuito está en serie; si los electrones llegan atravesando sólo el receptor seleccionado, el circuito está en paralelo. Características de los circuitos serie y paralelo Serie

Paralelo

Resistencia Aumenta al incorporar receptores Disminuye al incorporar receptores Caida de tensión

Cada receptor tiene la suya, que aumenta con su resistencia. La suma de todas las caídas es igual a la tensión de la pila.

Intensidad Es la misma en todos los

Es la misma para cada uno de los receptores, e igual a la de la fuente. Cada receptor es atravesado por una

receptores e igual a la general en corriente independiente, menor cuanto mayor el circuito. resistencia. La intensidad total es la suma de las Cuantos más receptores, menor intensidades individuales. Será, pues, mayor cuanto más receptores tengamos en el será la corriente que circule. circuito.

Cálculos

DESARROLLO PRÁCTICA 3

MATERIALES: - un protoboard - un Multímetro - una fuente de alimentación - tres resistencias ( 220 Ω, 330 Ω y 1K Ω ) - cables de conexión PROCEDIMIENTO: 1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará en esta práctica. - un protoboard - un Multímetro - una fuente de alimentación - tres resistencias ( 220 Ω, 330 Ω y 1K Ω )

- cables de conexión 2. CIRCUITO SERIE. Realice en el protoboard el montaje de un circuito serie, conformado por 3 resistencias y una fuente de alimentación, la cual deberá fijarse en 5 voltios DC.

3. Mida el voltaje en cada uno de los cuatro elementos del circuito. Se cumple la Ley de voltajes de Kirchhoff ? Mida ahora la corriente del circuito. 4. 4. Calcule el valor de la corriente del circuito y el valor del voltaje en cada Una de las resistencias. Compare estos valores con los obtenidos en la Experiencia. SOLUCION PUNTO 3 Y 4 NOTA: La Intensidad de corriente ( I ) es la misma y el voltaje ( V) es diferente en cada una de las resistencias. Para el circuito anterior se utilizaron tres resistencias de 220 Ω, 330Ω, 1000Ω o 1KΩ. Rt : ∑ R1+ R2+ R3 Rt : 220Ω + 330Ω + 1000Ω = 1550Ω. Multímetro INTENSIDAD DE CORRIENTE I = 3,22 MA Multímetro VOLTAJE Vr1= I x R1 = 0,7084 Multímetro V r2 = I x R2 = 1,0626 Multímetro

Vr3 = I x R = 3,22 Multímetro VT = vr1 + vr2 + vr3 = 4,991 Multímetro 5. CIRCUITO PARALELO. Realice en el protoboard el montaje de un circuito paralelo, conformado por 3 resistencias y una fuente de alimentación, la cual deberá fijarse en 5 voltios DC. 6. Mida la corriente en cada una de las cuatro ramas del circuito. Se cumple la Ley de corrientes de Kirchhoff ? Mida ahora el voltaje en los terminales de cada elemento. 7. Calcule el valor de la corriente que circula por cada elemento y el valor del voltaje entre los nodos del circuito. Compare estos valores con los obtenidos en la experiencia. SOLUCION PUNTO 6 Y 7 NOTA: El voltaje ( V ) es el mismo y la intensidad de corriente ( I ) es diferente en cada una de las resistencias. Para el circuito anterior se utilizaron tres resistencias de 220 Ω, 330Ω, 1000Ω o 1KΩ. V=IXR IT = I1+ I2 + I3 = 42,87 MA Multímetro = 116,6Ω

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 3) 



La Intensidad de corriente ( I ) es la misma y el voltaje ( V) es diferente en cada una de las resistencias. Para el circuito anterior se utilizaron tres resistencias de 220 Ω, 330Ω, 1000Ω o 1KΩ. Rt : ∑ R1+ R2+ R3 coinciden, debido a que experimentalmente se realizaron las conexiones en paralelo para las resistencias tal como se indica en el diagrama de las Figuras 2y 3de esta práctica, y con el Multímetro se midieron voltajes y corrientes en cada una de las tres resistencias del circuito, y son valores muy cercanos a los obtenidos haciendo los cálculos teóricos. CONCLUSIONES



Esta práctica ha sido muy provechosa por varias razones, las cuales se resumen en esta conclusión. En primer lugar, se ha practicado el uso del Multímetro y del proboard , que es algo muy importante y que seguirá siendo provechoso en nuevas prácticas que se realicen en el futuro.



Los conocimientos de la Ley de Ohm fueron llevados a la práctica y se ha observado cómo la Ley se cumple perfectamente siempre que las conexiones y mediciones son hechas correctamente.



También se aprendió a hacer mediciones de voltajes, resistencias y corrientes eléctricas y a establecer relaciones entre estos valores en base al tipo de conexión con la que se esté trabajando, que puede ser en serie, paralelo y serie paralelo.



Un aprendizaje muy valioso que se obtuvo de esta práctica es también el armar circuitos en los tres tipos de conexión ya mencionados. De la misma forma se aplicaron las propiedades que fueron comprobadas, como por ejemplo que la corriente es la misma en cualquier elemento conectado en serie, o que el voltaje es el mismo en cualquier elemento conectado en paralelo.



Se ha cumplido con los objetivos propuestos para esta práctica, y se desea que este reporte sea de provecho para aquellos que próximamente realicen este tipo de experimentos prácticos de electricidad.

PRACTICA 4 COMPONENTES ELECTRONICOS

CONDESADOR, DIODO Y EL TRANSISTOR

OBJETIVO: Conocer el funcionamiento general y la principal aplicación de tres de los componentes electrónicos más utilizados dentro de los circuitos y equipos electrónicos de hoy en día.

MARCO TEORICO Un condensador (en inglés, capacitor, nombre por el cual se le conoce frecuentemente en el ámbito de la electrónica y otras ramas de la física aplicada), es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total. Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánicalatente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la energía eléctricaque recibe durante el periodo de carga, la misma energía que cede después durante el periodo de descarga.

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo, y un cátodo.

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador orectificador. El término «transistor» es la contracción en inglés de transfer resistor («resistencia de transferencia»). Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario: radios, televisores, reproductores de audio y video,relojes de cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares, etc

MATERIALES: - un protoboard - un multímetro - una fuente de alimentación - dos diodos LED - resistencias: 100 Ω, 220 Ω, 1 K Ω y 6,8 K Ω - condensadores: 470 µF y 1000 µF - semiconductores: un diodo rectificador y un transistor 2N2222 o 2N3904 - cables de conexión PROCEDIMIENTO: 1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará En esta práctica.

Condensadores: Es un elemento pasivo que tiene la particularidad de almacenar carga eléctrica.

Un diodo rectificador: Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de la familia de los diodos más sencillos. El nombre diodo rectificador” procede de su aplicación, la cual consiste en separar los ciclos positivos de una señal de corriente alterna. Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la corriente eléctrica. Pero durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa; con ello, evita el paso de la corriente en tal sentido. Durante la fabricación de los diodos rectificadores, se consideran tres factores: la frecuencia máxima en que realizan correctamente su función, la corriente máxima en que pueden conducir en sentido directo y las tensiones directa e inversa máximas que soportarán. Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de alimentación; aquí, convierten una señal de corriente alterna en otra de corriente directa

Transistor: Es un dispositivo semiconductor de tres capas, dos de material P y una de material N o dos de material N y una de material P. Para cualquiera de los casos el transistor tiene tres pines denominados emisor, base y colector. Este dispositivo se puede emplear para muchas aplicaciones, pero se destaca como amplificador, como conmutador, en sistemas digitales y como adaptador de Impedancias.

2. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN UN CONDENSADOR. Construya el Siguiente circuito.

3. Conecte los terminales de alimentación a la fuente y desconéctelos después de algún tiempo. Repita para el otro condensador. Explique lo sucedido. Al desconectar la fuente de alimentación nos damos cuenta que el diodo LED, sigue alumbrando, ya que la función de l condensador es acumular energía. Por consiguiente Se da por entendido q el condensador de 1000 micros acumula más energía que el de 470 micros. Para hallar el nivel de carga de un condensador se debe: C= capacitancia, V= voltaje, Q =carga en coolumbios Q = C * V = 1000 E-6 X 16 = 16m coolumbios Para hallar el tiempo de carga de un condensador: = R * C = 100 X 1000 µF = R * C = 100 X 470 µF = 100 X 1000 E-6 = 100 X 470 E6 = 100 m segundos = 47 m segundos 4. FUNCIONAMIENTO DEL DIODO EN CONTINUA. Construya el siguiente circuito.

5. Identifique los terminales del diodo y conéctelo en el circuito de tal forma que quede en polarización directa. Qué sucede ? Explique lo sucedido. Si se polariza el diodo normal de la forma directa, la corriente fluye y el diodo LED prende. 6. Conecte el diodo ahora de tal forma que quede en polarización inversa. Qué sucede ? Explique lo sucedido Si se polariza el diodo normal en forma inversa, la corriente no fluye y el diodo LED no prende.

7. TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR. Construya el siguiente circuito

Para saber la polarización de l transistor se coloca el multímetro en HFE. Si se conecta bien marca, si no se conecta bien, no marca.

8. Observe la corriente de entrada ( I base ) y de salida ( I colector ) en función del brillo en los LEDs. El transistor está amplificando la corriente de entrada ? Calcule = Ic / Ib la ganancia ( ) del transistor. La función del transistor es amplificar la corriente, tiene tres pines, emisor, base, y conector Corriente de entrada ( I base ) = 391,3 µA Corriente de salida ( I colector ) = 14 ,18 MA

9. Calcule la ganancia ( β ) del transistor. β= Ic / Ib La ganancia del transistor = IC / IB = 14,18 MA / 391,3µA = 14,18 E-3/ 391,3 E-6 = 36,23

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 4)



Al desconectar la fuente de alimentación nos damos cuenta que el diodo LED, sigue alumbrando, ya que la función de l condensador es acumular energía. Por consiguiente Se da por entendido q el condensador de 1000 micros acumula más energía que el de 470 micros.

 

Si se polariza el diodo normal en forma inversa, la corriente no fluye y el diodo LED no prende Para saber la polarización de l transistor se coloca el Multímetro en HFE. Si se conecta bien marca, si no se conecta bien, no marca

CONCLUSIONES Con el desarrollo de los laboratorios se entendió, la aplicación de los componentes dentro de los circuitos; el manejo del condensador, el diodo normal y el transistor, además el planteamiento de la ley de Ohm, y las Leyes de Kirchoff. Al final se comprendió que los circuitos son de gran importancia para los ingenieros y de mucha ayuda en la vida profesional ya que por medio de ellos se da el funcionamiento de diferentes equipos electrónicos que son de gran utilidad para la humanidad.

PRACTICA 5 ELECTRONICA DIGITAL

CIRCUITOS COMBINACIONALES Y FLIP-FLOPS

OBJETIVO: Conocer el funcionamiento de las compuertas lógicas y su aplicación en el campo de los circuitos combinacionales. También se pretende identificar al Flip - Flop como componente base del almacenamiento digital

MARCO TEORICO 1. Compuertas Lógicas El número total de posibles combinaciones de entradas binarias es determinada con la siguiente fórmula: N = 2n

Invertidor (NOT) Ejecuta la función lógica básica llamada inversión o complementación. Su propósito es cambiar de un nivel lógico a su nivel opuesto. En término de bits, cambia de 1 a 0 y de 0 a 1.

AND Ejecuta la multiplicación lógica, comúnmente llamada la función AND. La salida sólo es HIGH (1) cuando todas las entradas son HIGH (1), de lo contrario la salida es LOW (0).

OR Ejecuta la suma lógica, comúnmente llamada la función OR. La salida es HIGH (1) si al menos una entrada es HIGH (1), de lo contrario es la salida es LOW (0).

NAND Es un elemento lógico muy popular porque se puede utilizar como una función universal. La salida sólo es LOW (0) cuando todas las entradas son HIGH (1), de lo contrario la salida es HIGH (1).

NOR Al igual que el NAND, es de gran utilidad por su propiedad universal. La salida es LOW (0) si al menos hay una entrada HIGH (1).

XOR

Tiene sólo dos entradas. La salida es HIGH (1) sólo cuando las entradas tienen niveles opuestos, de lo contrario (entrada del mismo nivel) la salida es LOW (0).

XNOR Tiene sólo dos entradas. La salida es LOW (0) sólo cuando las entradas tienen niveles opuestos, de lo contrario (entrada del mismo nivel) la salida es HIGH (1). Exor Esta puerta lógica , la EXOR, nos da a la salida un 0 siempre que sus entradas tengan igual valor . En el resto de los casos da 1 a la salida.

Diagramas

2. Funciones Lógicas

Símbolo Lógico del “Half Adder”

Símbolo Lógico del “Full Adder”

Circuitos Lógicos Secuenciales Los bloques básicos para construirlos son los circuitos flip-flops. Los circuitos lógicos secuenciales son extremadamente importantes debido a su característica de memoria.

Los flip-flops también se denominan "cerrojos", "multivibradores biestables" o "binarios". Los flip-flops pueden construirse a partir de puertas lógicas, como, por ejemplo, puertas NAND, o comprarse en forma de circuitos integrados. Los flipflops se interconectan para formar circuitos lógicos secuenciales que almacenen datos, generen tiempos, cuenten y sigan secuencias. FLIP-FLOPS RS Es el flip-flop básico

FLIP-FLOP D Tiene solamente una entrada de datos (D) y una entrada de reloj (CK). El flip-flop D, con frecuencia, se denomina flip-flop de retardo (y de datos). Este nombre describe con precisión la operación que realiza. Cualquier que sea el dato en la entrada (D), éste aparece en la salida normal retardado un pulso de reloj. El dato es transferido a la salida durante la transición del nivel BAJO al ALTO del pulso de reloj.

FLIP-FLOP JK Este dispositivo puede considerarse como el flip-flop universal; los demás tipos pueden construirse a partir de él.

Decodificadores Mucha de la información en las computadoras se maneja en una forma de codificación muy eleveda. En una instrucción, es posible utilizar un campo de n bits para denotar 1 de 2n posibles elecciones para la acción que se vaya a tomar. Para efectuar la acción deseada, la instrucción codificada primero debe decodificarse. A un circuito capaz de aceptar una entrada de n variables y de generar la señal correspondiente de salida en una de 2n líneas de salida se le denomina decodificador. Los decodificadores seleccionan una línea de salida con base en señales de entrada.

Multiplexores Es otra clase de circuitos selectores muy útiles, en donde puede seleccionarse cualquier de n entradas para aparecer como salida. La elección está regida por un conjunto de entradas de "selección".

MATERIALES: - un protoboard - un multímetro - una fuente de alimentación - dos diodos LED - dos resistencias de 220 Ω - compuertas lógicas: LS7408, LS7402 y LS7486 - cables de conexión

1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará En esta práctica. Compuertas lógicas: LS7408, LS7402 y LS7486: Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos estados lógicos mencionados en la página anterior y funcionan igual que una calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y finalmente, te muestra el resultado.

2. COMPUERTAS LÓGICAS. Generalidades de las compuertas lógicas: a. Los circuitos integrados de las compuertas lógicas de 2 entradas, traen Generalmente 4 compuertas en la disposición que muestra la figura.

b. Los chips tienen dos terminales para la alimentación ( Vcc y Gnd ) que deben conectarse a +5 V y tierra, respectivamente.

c. Para conocer el estado de la salida de una compuerta, se puede colocar un LED indicador o medir el voltaje entre la salida y tierra. ( recuerde que un “1” lógico está entre 2,4V y 5V. Un “0” lógico está entre 0V y 0,80V. )

LS7408 compuerta or con exclusiva ENTRADAS

Estado salida

Voltaje salida Vx

A

B

X

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

LS7486 or con exclusiva ENTRADAS

Estado salida

Voltaje salida Vx

A

B

X

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

4. Identifique las compuertas empleadas ( si es una OR, o una AND, etc. ) y su respectiva configuración. Puede hacerlo con la ayuda de un manual de componentes o consultando en Internet la referencia.

compuerta AND: (ver funcionamiento) Cada compuerta tiene dos variables de entrada designadas por A y B y una salida binaria designada por x. La compuerta AND produce la multiplicación lógica AND: esto es: la salida es 1 si la entrada A y la entrada B están ambas en el binario 1: de otra manera, la salida es 0. Estas condiciones también son especificadas en la tabla de verdad para la compuerta AND. La tabla muestra que la salida x es 1 solamente cuando ambas entradas A y B están en 1. El símbolo de operación algebraico de la función AND es el mismo que el símbolo de la multiplicación de la aritmética ordinaria (*). Las compuertas AND pueden tener más de dos entradas y por definición, la salida es 1 si todas las entradas son 1. Compuerta OR: (ver funcionamiento) La compuerta OR produce la función sumadora, esto es, la salida es 1 si la entrada A o la entrada B o ambas entradas son 1; de otra manera, la salida es 0. El símbolo algebraico de la función OR (+), es igual a la operación de aritmética de suma. Las compuertas OR pueden tener más de dos entradas y por definición la salida es 1 si cualquier entrada es 1.

5. CIRCUITOS LÓGICOS COMBINATORIOS. Construya el siguiente circuito lógico, el cual corresponde a un semisumador. ( sumador de 2 bits )

5. Compruebe su funcionamiento y su tabla de verdad ( ver Marco Teórico de la presente guía )

7. REGISTRO BÁSICO CON COMPUERTAS NOR. Se puede construir un FF con 2 compuertas NOR en la configuración presentada. En este FF sus entradas S ( set ) y R ( reset ) están normalmente en estado bajo.

Por favor revise la configuración de la compuerta NOR LS7402 antes de realizar el montaje, ya que difiere de las estudiadas anteriormente. Se anexa a continuación Compuerta NOR

8. Compruebe el funcionamiento y la tabla de verdad del FF básico construido con compuertas NOR. Cómo se almacena un “ 1 ” en el FF ? Cómo se almacena un “ 0 ” en el FF ?

9. Una vez terminada la experiencia, se debe realizar y entregar el correspondiente Informe de Laboratorio. Para la elaboración de esta práctica se realizó con una batería de celular con corriente directa de 3.5 voltios. Para poder determinar la compuesta lógica del

integrado se buscó el diagrama que nos permite identificar las entras y las salidas, como también la alimentación del integrado.

A 0 0 1 1

HD74LS86P OR B SALIDA 0 0 1 1 0 1 1 1

PRUEBA 0.13 2.56 2.56 2.56

A 0 0 1 1

HD742502P NOR B SALIDA 0 1 1 0 0 0 1 0

PRUEBA 2.05 0.18 0.18 2.05

A 0 0 1 1

L57486 XOR B SALIDA 0 0 1 1 0 1 1 0

PRUEBA 0.18 2.05 2.05 0.18

Este integrado nos presenta que el XOR hace que las entradas y las salidas eran diferentes a las anteriores.

A 0 0 1 1

HD74LS08P AND B SALIDA 0 0 1 1 0 1 1 0

PRUEBA 0.18 0.18 0.18 2.03

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES (PRACTICA 5)

  

Para determinar El número total de posibles combinaciones de entradas binarias es determinada con la siguiente fórmula: N = 2n En la compuerta OR cuando las dos entradas son iguales a cero el diodo no prende Cuando En la compuerta OR cuando una de las entradas es 1 prende el diodo

 

En la compuerta AND la vez en que se prende es cuando sus dos compuertas son iguales a 1 de lo contrario no hay paso de corriente. La salida sólo es HIGH (1) cuando todas las entradas son HIGH (1), de lo contrario la salida es LOW (0).

CONCLUSIONES     

La información binaria se representa en un sistema digital por cantidades físicas denominadas señales Las computadoras digitales utilizan el sistema de números binarios, que tiene dos dígitos 0 y 1 Un dígito binario se denomina un bit La compuerta NOR es el complemento de la compuerta OR y utiliza el símbolo de la compuerta OR

BIBLIOGRAFÍA 

MÓDULO DE ESTUDIO: “Física Electrónica” – UNAD.



GUSSOW, Milton. “Fundamentos de Electricidad”. Editorial Mc Graw Hill.SEARS, F.W.; ZEMANSKY, M.W. y YOUNG, H.D. “Física Universitaria” (6ª edición). Addison-Wesley. 1988.



SERWAY,R.A. y JEWETT, J.W.“Física”(3ªedición,2volúmenes ).EditorialThomson-Paraninfo. Madrid, 2003.



TIPLER, P. A. “Física” (2 volúmenes).Editorial Reverté ( Barcelona ). 1999.TOCCI, Ronald. “Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones” ( 6ª edición ).Editorial Prentice-Hall. México, 1996.

 Familia Lógica CMOS - Electrónica y Tecnología de Computadores electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/...05/.../trab_familia_cmos.pdf de DA Roldán