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Universidad Tecnológica de Panamá Centro Regional de Chiriquí Facultad de Ingeniería Eléctrica

Curso: Tecnología eléctrica

Tema: Laboratorio 3 “El circuito Eléctrico y la Ley de Ohm”

Facilitador: Omar Aizpurúa

Integrantes: Reynaldo Solórzano 4-790-620

II Semestre 2019

Introducción En la electricidad la relación fundamental entre el voltaje y la corriente es la resistencia, esta relación es conocida como la Ley de Ohm en honor a Georg Simon Ohm, se dice que si se tiene una fuerza electromotriz y se conoce la resistencia del material se puede saber la intensidad de corriente que circula por el circuito. El resistor es un elemento pasivo que presenta una caída de voltaje al circular una corriente eléctrica a través de ella.

Objetivos • Aprender a realizar mediciones de voltaje, corriente, y resistencia correctamente. • Verificar la ley de Ohm en forma práctica. • Determinar caída de voltaje en elementos pasivos.

Procedimientos 1. Medición de la resistencia mediante la medición de la caída de tensión y la corriente. 1.1. Conecte el circuito de la figura 1,8. Utilice el circuito n°1 en el tablero n°1 del Basic-1. Proceda de la siguiente manera: 1.1.1. Cortocircuite los puntos 11 y 12 mediante la clavija de cortocircuito de la caja de componentes. 1.1.2. Conecte un multímetro como amperímetro en el rango de los 25 mA entre los puntos 7 y 8 cuidando la polaridad correcta. 1.1.3. Conecte un multímetro como voltímetro, en el rango de 12 V en paralelo con R1 (entre los puntos 3 y 4). 1.1.4. Conecte una fuente de tensión de C.C. de 12V en los terminales “Fuente de tensión” del circuito n°1 (puntos 1 y 2), cuidando la polaridad correcta. Observe la figura n°1.

Figura n.1 Circuito a armar

1.2. Conecte un resistor de 560 Ω de resistencia nominal en los terminales de R1. 1.3. Encienda la fuente de tensión y mida la tensión y corriente en el circuito. Anote los resultados en la tabla 1. 1.4. Repita el párrafo 1.3 reemplazando el resistor R1 con resistores de 1k, 2.2k, y 4.7k de resistencia nominal.

Valor nominal de R1 (ohmios) 560 1k 2.2k 4.7k

Valor real de R1 (ohmios)

Corriente (mA)

Tensión (V)

Tabla 1. Muestra las mediciones de resistencia, corriente y voltaje.

2. Medición de la corriente mediante la medición de la caída de tensión y la resistencia. 2.1. Sin cambiar el circuito de la figura 1 fije la tensión sobre R1 en 2 v.c.c. 2.2. Conecte un resistor de resistencia nominal de 2.2 k en los terminales de R1. 2.3. Mida la corriente y la tensión en el circuito y anote los resultados en la tabla 2.4. Repita el párrafo 2.3 con la tensión sobre R1 igual a 4V, 6V, 8V, 10V, 12V. Tensión sobre R1 (V) Corriente medida Corriente calculada (mA) (mA) 2 4 6 8 10 12 Tabla 2. Muestra los valores de corriente.

3. Medición de tensión mediante la medición de la corriente y la resistencia. 3.1. No cambie el circuito de la figura 1. 3.2. Conecte un resistor de 560 ohmios de valor nominal en los terminales de R1. 3.3. Varié la tensión de la fuente hasta obtener una lectura en el amperímetro de 1mA. Mida la tensión y anote el resultado en la tabla 3. 3.4. Repita el párrafo 3.3 conectando resistores de 1k, 2.2k, 4.7k en los terminales de R1. Valor nominal Corriente fijada Tensión Tensión de R1 (ohmios) (mA) medida (V) calculada (V) 560 1 1k 1 2.2k 1 4.7k 1 Tabla 3. Medición de la tensión.

4. Identificación del estado del circuito eléctrico en base a los resultados de la medición. 4.1. Conecte el circuito de la figura 2. Utilice el circuito n°1 en el tablero n°1 del Basic-1. Conecte R1 entre los puntos 3 y 4, un multímetro (como amperímetro en el rango de los 5mA por lo menos) entre los puntos 7 y 8,

el resistor R2 entre los puntos 9 y 10 y un voltímetro en el rango de los 15V entre los puntos 11 y 12. Conecte una fuente de tensión de 12 V c.c. entre los puntos 1 y 2.

Figura 2. Medición de resistencia

4.2. Mida la tensión sobre R2 y anote el resultado en la tabla 4. 4.3. Mida la corriente en el circuito y anótela en la tabla 4. 4.4. Desconecte el resistor R2. Repita los párrafos 4.2 y 4.3. 4.5. Cortocircuite el resistor R2 insertando un cortocircuito entre los puntos 11 y 12. Anote la tensión y corriente del circuito en la tabla 4. Estado de R2 Corriente (mA) Tensión (V) R2 conectado R2 desconectado R2 cortocircuitado Tabla 4. Identificación del estado del circuito.

Análisis de resultado. A. Con los valores de la tabla 1 calcule el valor real de R1. Anote el resultado en la misma tabla. B. Con los valores de la tabla 2 calcule el valor de la corriente. Anote el resultado en la misma tabla. C. Con los valores de la tabla 3 calcule el valor de la tensión. Anote el resultado en la misma tabla.

Resultados y discusiones Valor nominal de R1 (ohmios) 560 1k 2.2k 4.7k

Valor real de R1 (ohmios) 553 991 2226 4770

Corriente (mA)

Tensión (V)

20.51 12.02 5.46 2.51

11.35 11.88 11.96 11.99

Tabla 1.1 Muestra las mediciones de resistencia, corriente y voltaje.

Tensión sobre R1 (V) 2 4 6 8 10 12

Corriente medida (mA) 0.91 1.85 2.74 3.65 4.58 5.49

Corriente calculada (mA) 0.9091 1.818 2.727 3.636 4.545 5.454

Tabla 2.1 Muestra los valores de corriente.

Valor nominal de R1 (ohmios) 560 1k 2.2k 4.7k

Corriente fijada (mA) 1 1 1 1

Tensión medida (V) 0.56 0.99 1.88 4.79

Tensión calculada (V) 0.56 1 2.2 4.7

Tabla 3.1 Medición de la tensión.

Estado de R2 R2 conectado R2 desconectado R2 cortocircuitado

Corriente (mA) 1.71 0 2.50

Tensión (V) 3.76 11.96 0

Tabla 4.1 Identificación del estado del circuito.

Desarrollo:  Con los valores de la tabla 1 calcule el valor real de R1. Anote el resultado en la misma tabla. Como la ley de ohm es 𝑉 = 𝐼𝑅 ( Eq. 1) Despejando Eq. 1 queda 𝑅 =

𝑉 𝐼

y los cálculos se presentan en Tabla 1.1 que

es una extensión de la Tabla 1. Corriente (mA)

Tensión (V)

20.51 12.02 5.46 2.51

11.35 11.88 11.96 11.99

Valor de R1 calculado (ohmios) 553.39 988.35 2190.48 4776.89

Tabla 1.1 Muestra las mediciones de corriente, voltaje y el valor de R1 calculado.

 Con los valores de la tabla 2 calcule el valor de la corriente. Anote el resultado en la misma tabla. Resp: Valores ya calculados y presentados en la Tabla 2.  Con los valores de la tabla 3 calcule el valor de la tensión. Anote el resultado en la misma tabla. Resp: Valores ya calculados y presentados en la Tabla 3.

Mostrar aquí el circuito armado en el Laboratorio

Figura 3. Circuito armado

Cuestionario 1. Describa los anillos de colores de un resistor cuyo valor es de 5.6 𝑜ℎ𝑚𝑖𝑜𝑠 y cuya exactitud es de ±5% Resp: Verde / Azul / Dorado / Dorado

Figura 4. Resistencia de 5.6 ohm

2. Repita para un resistor de 100 𝑜ℎ𝑚𝑖𝑜𝑠 y ±10% de exactitud Resp: Marrón / Negro / Marrón / Plata

Figura 5. Resistencia de 100 ohm

3. Repita, para un resistor de 47 𝑘𝑖𝑙𝑜ℎ𝑚𝑖𝑜𝑠 y ±10% de exactitud Resp: Amarillo / Violeta / Naranja / Plata

Figura 6. Resistencia de 47 k ohm

4. ¿En base a qué se puede determinar la disipación de potencia de un resistor de carbón? Resp: Esta se puede determinar gracias a que la resistencia es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su área trasversal por la conductividad del material. 𝑙

𝑅 = 𝜎𝐴

( Eq. 2 )

5. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de un resistor de carbón comparado con un resistor de alambre arrollado? Resp: La ventaja de los resistores de carbono es su capacidad para permanecer sin daños a partir de pulsos de alta potencia, disponibles a un costo muy bajo y buena durabilidad. Las desventajas de los resistores de carbono son alta sensibilidad a la temperatura, propiedades de ruido inestable y problemas de estabilidad cuando está caliente. Las ventajas de un resistor de alambre arrollado son más precisos y de mayor potencia nominal. Las desventajas de los resistores de alambre arrollado es que son más costoso, además tiene gran tamaño. 6. ¿Qué conclusiones se saca de los resultados medidos, anotados en la tabla 1?5, concernientes a estado del circuito? Resp: De la Tabla 1.1 se puede observar que sin importar la resistencia que se incorporara al circuito la diferencia de potencial en la salida era aproximadamente a la fuente de 12 v. En la Tabla 2.1 se puede observar; cada vez que se aumenta la tensión también lo hace la corriente demostrando así la linealidad de las variables de tensión y corriente, donde la constante de linealidad era la resistencia de 2.2 k ohm.

De la Tabla 3.1 se mantiene constante una corriente 1 mA y al aumentar el valor de la resistencia R1 también lo hacia su diferencia de potencial entre sus terminales. En la Tabla 4.1 como hay dos resistencias conectadas en serie del circuito Figura 2. se presenta un divisor de tensión por lo tanto el voltaje de R2 será 𝑅2 𝑉2 = (12) 𝑅1+𝑅2 (Eq. 3) 2.2𝑘

Sustituyendo en la Eq. 3 se tiene 𝑉2 = (12) 4.7𝑘 +2.2𝑘 = 3.83 𝑉 que es un valor muy próximo al medido, de esto se puede concluir que la tensión suministrada por la fuente se reparte en cada resistencia según su valor óhmico. Cuando el circuito esta sin la resistencia proporciona el mismo voltaje de la fuente donde esta R2. Por ultimo se practico el cortocircuito con un alambre en R2 donde se midió una tensión de 0, esto se debe a 𝑙 𝑉= 𝐼 𝜎𝐴 Y como la conductividad de un alambre suele ser del orden Mega Simens/metro esto hace que se aproxime muchísimo a 0 la tensión. Algo similar paso en el circuito abierto como la conductividad del aire “que es lo que hay en R2” suele ser muy pequeña la corriente se aproxima a 0 y la tensión en R2 converge en aproximadamente a la suministrada por la fuente. Conclusiones:

Anexos: