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• Alvaro Enrique Puente Barros

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INFORME LABORATORIO CIRCUITO EN SERIE

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA

EDGAR ALEXANDER GUTIERREZ BACCA COD. 21131511831

PRESENTADO A: ING. WILLIAM CORREA

UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO FALCULTAD DE INGENIERÍAS INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA VILLAVICENCIO 2015

MARCO TEÓRICO

Electricidad Es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. La electricidad es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo: transporte, climatización, iluminación y computación. La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas: Carga eléctrica: una propiedad de algunas partículas subatómicas, que determina su interacción electromagnética. La materia eléctricamente cargada produce y es influida por los campos electromagnéticos. Corriente eléctrica: un flujo o desplazamiento de partículas cargadas eléctricamente por un material conductor; se mide en amperios. Campo eléctrico: un tipo de campo electromagnético producido por una carga eléctrica incluso cuando no se está moviendo. El campo eléctrico produce una fuerza en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. Además las cargas en movimiento producen campos magnéticos. Potencial eléctrico: es la capacidad que tiene un campo eléctrico de realizar trabajo; se mide en voltios. Magnetismo: La corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos variables en el tiempo generan corriente eléctrica.

Ley de Ohm La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simón Ohm, es una ley de la electricidad. Establece que la diferencia de potencial V que aparece entre los extremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de la corriente I que circula por el citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica R; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre V e I: V= R * I

La fórmula anterior se conoce como ley de Ohm incluso cuando la resistencia varía con la corriente, y en la misma, V corresponde a la diferencia de potencial, R a la resistencia e I a la intensidad de la corriente. Las unidades de esas tres magnitudes en el sistema internacional de unidades son, respectivamente, voltios (V), ohmios (Ω) y amperios (A). Otras expresiones alternativas, que se obtienen a partir de la ecuación anterior, son:

Válida si 'R' no es nulo

Válida si 'I' no es nula

Tensión (electricidad)

La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro. Su unidad de medida es el voltio. La tensión entre dos puntos A y B es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de dichos puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo. Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico. Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica. Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un sólo punto, o potencial, se refiere a la diferencia de potencial entre este punto y algún otro donde el potencial se defina como cero. Corriente eléctrica

La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán. El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

Resistencia eléctrica

Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre. Para un conductor de tipo cable, la resistencia está dada por la siguiente fórmula:

Donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material, \ell es la longitud del cable y S el área de la sección transversal del mismo. 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 con 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:

Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios. Multímetro Un multímetro, también denominado polímetro, o tester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con alguna variante añadida).

Leyes de Kirchhoff Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.

Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica e ingeniería electrónica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico. Circuito eléctrico Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores) y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) que pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

Circuito en serie Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente. Siguiendo un símil hidráulico, dos depósitos de agua se conectarán en serie si la salida del primero se conecta a la entrada del segundo. Una batería eléctrica suele estar formada por varias pilas eléctricas conectadas en serie, para alcanzar así el voltaje que se precise. En función de los dispositivos conectados en serie, el valor total o equivalente se obtiene con las siguientes expresiones:



Para Generadores (pilas)



Para Resistencias

DESARROLLO Para el desarrollo del laboratorio se va a realizar un circuito eléctrico en serie se van a tomar las medidas de corriente y voltaje en cada una de las resistencia con el multímetro se van a contrarrestar estas mediciones de manera analítica y también a través de una simulación con software especializado.

CIRCUITO EN SERIE 20 V

R3: 1.2 KΩ

R R1 R2 R3 RT

RESISTENCIA KΩ CALCULAD MEDID A A 10 9.88 0.2 0.22 1.2 1.18 11.4 11.28

CORRIENTE (mA) VOLTAJE (V) CALCULAD MEDID SIMULAD CALCULAD MEDID SIMULAD A A A A A A 1.75 1.74 1.75 17.54 17.36 17.5 1.75 1.74 1.75 0.35 0.38 0.35 1.75 1.74 1.75 2.11 2.11 2.11 1.75 1.74 1.75 20 19.85 19.96

ESQUEMA DE MEDICIÓN

SIMULACIÓN EN EL SOFTWARE COCODRILE

CORRIENTE

R1

R2

R3

VOLTAJE

R1

R2

R3

ANALÍTICO

CORRIENTE RT=R1+R2+R3 20 V

RT=10+0.2+1.2=11.4 KΩ

CORRIENTE ( I )=

20V =1.7543 mA 11.4∗1000Ω

VOLTAJE R1: 3

−3

V =10∗10 ∗1.75∗10 =17.54

R2: V =0.2∗103∗1.75∗10−3=0.35

R3: 3

−3

V =1 .2∗10 ∗1.75∗10 =2.11 Resultados

R R1 R2 R3 RT

RESISTENCIA KΩ CALCULAD MEDID A A 10 9.88 0.2 0.22 1.2 1.18 11.4 11.28

CORRIENTE (Ma) VOLTAJE (V) CALCULAD MEDID SIMULAD CALCULAD MEDID SIMULAD A A A A A A 1.75 1.74 1.75 17.54 17.36 17.5 1.75 1.74 1.75 0.35 0.38 0.35 1.75 1.74 1.75 2.11 2.11 2.11 1.75 1.74 1.75 20 19.85 19.96

Ejemplo circuito en serie

CONCLUSIONES

Con esta práctica reforzamos conocimiento adquiridos sobre circuito eléctricos en series, haciendo un análisis cualitativo y cuantitativo sobre las leyes de ohm y las leyes de Leyes de Kirchhoff las cuales modelan y desarrollan los principales fenómenos en los circuitos eléctricos. Herramientas como el multímetro son de mucha importancia para las mediciones de los circuitos eléctricos. Con esta práctica se pudo adquirir los conocimientos teóricos de lo que son las resistencias así como los tipos que pueden existir y su clasificación en la forma en que pueden aparecer en un circuito que son serie y paralelo. En esta práctica se realizó los cálculos para obtener la resistencia equivalente de resistencias que se encontraban en paralelo y en serie cada una con sus respectivas formulas y estipulaciones que se debían tomar en cuenta para realizar los cálculos de una manera adecuada.