• Author / Uploaded
• Kevin A Batista Sanchez

• Categories
• Corriente eléctrica
• Resistencia Eléctrica y Conductancia
• voltaje
• Filosofía natural
• Electricidad

Citation preview

República de Panamá Universidad Tecnológica de Panamá Sede Regional de Chiriquí

Facultad de Ingeniería Civil Ingeniería Civil

Laboratorio No 7 CIRCUITO DE RESISTORES EN PARALELO

Física II

Elaborado por: Kevin Batista 4-794-28 Roger Valdez 4-797-1696 Omar Aguirre 4-813-2137 Oscar Sánchez 4-781-2277

Profesor: Arturo Córdoba

Grupo: 2IC122

Fecha de entrega: 17 de junio del año 2019 1

Introducción En los circuitos eléctricos puede existir una o más resistencias conectadas en paralelo, en serie, en serie-paralelo o en otras combinaciones más complejas. Es importante conocer las leyes que rigen a estos circuitos y no hay mejor manera que investigarlas experimentalmente. En el caso de los circuitos en paralelo, se ha demostrado que el voltaje dentro del circuito es igual a lo largo del mismo, así como también que la corriente que ingresa a un nodo es igual a la suma de las corrientes que lo abandonan. Durante este laboratorio veremos como todos estos conceptos teóricos son aplicados a muchos de los dispositivos y aparatos que utilizamos de manera cotidiana. Objetivos  Aplicar la ley de Ohm a los circuitos en paralelo  Verificar experimentalmente el comportamiento del voltaje en un circuito en

paralelo Materiales    

Resistencias (6) con valores mayores que 1 kΩ. Multímetro digital (2). Fuente de alimentación Baterías (2) de 6 V

Procedimiento y resultados 1. Utilizando el multímetro digital como óhmetro, mida cada valor de las resistencias. Calcule la conductancia (el inverso de la resistencia) y anote en la tabla n.° 1. Tabla n.°1

R1 R2 R3 R4 R5 R6

Resistencia (kΩ) Nominal Medida 2 2.01 2.2 2.18 3.3 3.21 1.5 1.47 1 0.98 3 3.04

Conductancia 𝐺 = 𝑅 −1 (siemens) Calculada 0.5 0.46 0.31 0.68 1.02 0.33 2

2. Utilizando el multímetro digital como voltímetro ajuste la fuente de alimentación para 10 V, esta tensión se mantiene fija en toda la primera parte de la experiencia. Conecta el circuito n.°1 usando R1. Utilizando el multímetro digital como miliamperímetro, mida la corriente y con la ley de Ohm, calcule la resistencia total y anote su valor calculado de la resistencia total, determine la conductancia total del circuito anote sus resultados en la tabla 2 utilice las siguientes ecuaciones: 𝐼𝑐 =

𝑉𝑚

𝑅𝑐 =

𝑅𝑚

𝑉𝑚 𝐼𝑚

3. Conecte el circuito n.°2. utilizando el multímetro digital como miliamperímetro, mida la corriente total de circuito. Utilice los valores de las resistencias de la tabla n.°1 y anote sus valores en la tabla n.°2. 4. Conecte el circuito n.°3 y proceda de igual forma que en los pasos 2 y 3. Anote los valores en la tabla n.°2. Tabla n°2.

Circuito n.°1 Circuito n.°2 Circuito n.°3

Corriente (mA) Medida(Im) Calculada(Ic) 4.95 4.97 9.51 9.52 12.52 12.66

Resistencia(kΩ) Medida(Rm) Calculada(Rc) 2.01 2.02 1.05 1.05 0.79 0.79

G(siemens) Calculada 0.49 0.95 1.26

5. Conecte el circuito n.°3 con las combinaciones sugeridas en la tabla n.°3. con este valor y el valor del voltaje de la fuente, utilice la ley de Ohm para calcular la corriente total (I calculada). Enciende la fuente y lea la corriente que fluye por el circuito (I medida). Anote sus valores en la tabla n.°3. Tabla n°3 Corriente (mA) Combinación Calculada Medida 20.29 19.86 A: (R4, R5, R6) 18.18 17.91 B: (R1, R5, R3)

Voltajes medidos en cada resistor 9.75 9.76

9.75 9.76

9.75 9.76 3

6. En cada combinación de resistencia, mida la tensión (voltaje) sobre cada una. Anote en la tabla n.°3

Ley de las corrientes de Kirchhoff para resistores en paralelo 1. Ajuste la fuente de alimentación para 6V (esta tensión se usará para el resto del experimento). 2. Conecte el circuito n.°3 con la combinación B. Utilizando el multímetro digital como miliamperímetro, mida las corrientes I1, I2, I3, y It. Anote sus valores en la tabla n.°4 (Recuerde que el amperímetro se conecta en serie con el resistor por el cual se desea medir la corriente). Solicite que el profesor lo supervise. 3. Calcule la corriente que fluyen por cada resistor. Anote sus valores en la tabla n.°4. Tabla n.°4. Resistor R1 R5 R3

Corriente (mA) Calculada 2.98 6.12 1.86

Medida 2.95 6.03 1.85

∑ 𝐼𝑐 = 10.96

∑ 𝐼𝑚 = 10.83

Análisis de resultados 1. ¿Qué sucede con la conductancia total de un circuito cuando se conectan resistencias en paralelo? R: En un circuito en paralelo la resistencia total se reduce en relación a lo que hubiese sido la suma del valor numérico de cada resistencia, dándonos que la resistencia total tiene valores mas pequeños que cada una de las resistencias en nuestro circuito, es decir, la resistencia total disminuye a medida que le adicionamos resistencias a nuestro circuito en paralelo pero la conductancia total se comporta de manera opuesta, por lo que su valor aumenta al adicionar resistencias al circuito en paralelo.

4

2. Escriba una ecuación que exprese la conductancia de tres resistencias cuando estas se conectan en paralelo 1 1 1 R: 𝐺 = + + 𝑠𝑒𝑎 𝐺 = 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝑅1

𝑅2

𝑅3

3. Escriba la misma ecuación anterior en función de los valores de las resistencias 1 1 1 R: 𝐺 = + + = 1.83 𝑠𝑖𝑒𝑚𝑒𝑛𝑠 2.01

0.98

3.21

4. ¿Con referencia a la tabla n.°3, hay alguna diferencia significativa en el valor de esta tensión sobre cada resistencia para una combinación en particular? R: No hay ninguna diferencia significativa en la tensión(voltaje) en cada una de las resistencias para cualquier combinación. 5. ¿Cómo se puede aplicar la ley de las tensiones de Kirchhoff a un circuito en paralelo? R: La ley de las tensiones de kirchoff nos dice que, en un circuito cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un circuito es igual a cero. En el caso de un circuito en paralelo, la tensión dentro del circuito es la misma en cualquier punto medido, lo que cambia es la corriente que circula hacia un nodo, la cual tiene que ser igual a la suma de las corrientes que abandonan el mismo. 6. Con referencia a la tabla n.°4, existe diferencia entre la corriente total calculada y medida R: En términos matemáticos se puede decir que sí, pero esta diferencia es muy pequeña como para ser tomada en cuenta dentro del circuito. 7. Formule una expresión matemática aplicada a las sumas de las corrientes que llegan a un punto dado, en un circuito en paralelo R: IT = E/ R1 + E/R2 + E/R3+…+E/Rn IT= I1+I2+I3+…+In 5

Análisis indagatorio 1. ¿Qué aplicación se le puede dar a un circuito en paralelo? R: El circuito en paralelo tiene muchas aplicaciones por ejemplo en el circuito eléctrico de las casas, donde todos los aparatos puedes acceder a la misma potencia y cuando ocurre un corto circuito, no se inhabilitará necesariamente el circuito del suministro completo de energía para la casa. También se utilizan en la infraestructura que suministra energía a las grandes poblaciones, casas y edificios. Se utilizan dentro de muchos dispositivos eléctricos para aprovechar más de una fuente de energía, al igual que cuando se usa más de una batería en un dispositivo portátil. También han hecho que los dispositivos como las luces de navidad sean más confiables.

2. ¿Se mantendrá constante el voltaje y la corriente a medida que se añaden más resistores en paralelo entre nodos? R: Debe mantenerse debido a que el voltaje es el mismo en todo el circuito y la corriente al momento de entrar al nodo debe ser igual cuando sale de dicho nodo, esto quiere decir que si se añaden más resistores entre ambos nodos seguirá igual la corriente y el voltaje.

3. Se tienen dos focos idénticos conectados en paralelo a una fuente de voltaje, si se conecta en paralelo un tercer foco idéntico a los anteriores. La intensidad de la luz aumenta, se mantiene o disminuye ¿Por qué? R: Se mantienen debido a que todos los focos emiten la misma intensidad de luz, sin importar que cantidad sean. Glosario 1. Conductancia: Facilidad que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica, es decir, que la conductancia es la propiedad inversa de la resistencia eléctrica. 2. Ley de las corrientes de Kirchhoff: En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero. 6

3. Ley de ohm: Establece que la diferencia de potencial V que aplicamos entre los extremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de la corriente I que circula por el citado conductor 4. Circuito en Paralelo: Conexión de dispositivos donde las terminales de entrada de todos los dispositivos conectados coincidan entre sí, al igual que sus terminales de salida. 5. Resistor: Componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico. Recomendaciones  No utilizar objetos metálicos o conductores de electricidad al momento de realizar el experimento, evite el riesgo de accidentes.  Consulte al profesor en caso de tener cualquier tipo de duda. Armar incorrectamente un circuito puede generar un corto circuito que puede provocar fallas en los dispositivos utilizados, o peor aún, heridas a sus compañeros y a usted mismo.  Asegúrese de que las resistencias utilizadas estén en buenas condiciones y que sean conectadas adecuadamente.  Trabaje con las escalas que le proporcionen el valor más preciso de la magnitud que desea medir, lo que garantizará un menor error en la medición.  Verifique que el equipo, ya sea un multímetro u otro dispositivo para medir corriente y voltaje, esté conectado en la configuración de conexión necesaria. De lo contrario, el equipo podría sufrir daños que en el peor de los casos inhabiliten el funcionamiento del mismo

Conclusión Al comparar los datos teóricos con los obtenidos durante la experiencia hemos corroborado lo expuesto por las leyes de Kirchhoff, comprobamos de manera efectiva las características de un circuito en paralelo, en el cual los voltajes a través de cada resistencia son iguales sin importar el valor de las mismas y la corriente que entra a un nodo es igual a la suma de las corrientes que abandonan el mismo. 7

Por medio de esta experiencia vemos el gran alcance que los circuitos eléctricos en paralelo nos proporcionan. Nos permiten conectar diferentes elementos de consumo eléctrico posibilitando el funcionamiento de los mismos. Están presentes en la mayoría de objetos que utilizamos en nuestra vida diaria.

Bibliografía  Manuel Fuente, Jovito Guevara, Salomón Polanco, Otón Poveda, Armando Tuñón; Guía de Laboratorio, Física II, Editorial Tecnológica, págs. 55 – 61  https://es.wikipedia.org/wiki/Conductancia_el%C3%A9ctrica  https://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kirchhoff  https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm  http://proyecto-de-fisica.blogspot.com/2011/07/mecanica-de-fluidos.html  https://techlandia.com/usos-circuitos-paralelo-lista_73657/ ANEXOS

Toma de datos posterior a la elaboración del circuito

8