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CIRCUITOS EN SERIE Y EN PARALELO

B82977: Melanie Loriana Flores Cambronero e-mail: [email protected] B84266: Alice Alexandra León Castro e-mail: [email protected] Universidad de Costa Rica; FS 0311 Laboratorio de Física General II, Grupo 03 RESUMEN: ​En el desarrollo de este laboratorio se intentó comprender cómo funcionan las leyes de Kirchoff en un circuito en serie y en uno en paralelo, además del comportamiento de resistencias en ellos. Esto mediante la implementación de dichos circuitos en una protoboard, midiendo diferentes corrientes a diferentes voltajes, mostrando así como el voltaje sumado de cada resistencias es igual al de la fuente, y en paralelo es igual en todas las resistencias. Esta práctica tiene gran relevancia ya que los circuitos forman parte de la cotidianidad en diversos aparatos electrónicos que nos rodean. Palabras claves: l​ eyes de Kirchoff, circuito, serie, paralelo, resistencia, voltaje.

INTRODUCCIÓN Se conoce con el nombre de circuito eléctrico a todo conjunto formado por resistencias,

bobinas,

condensadores,

transformadores,

generadores,

etc.,

conectados entre sí y en los cuales cuando se produce una excitación de tensión, corriente, etc., se origina una respuesta de tensión, corriente, etc. (Gómez, J, 1990, pp.3) Circuitos en serie, una asociación en serie de elementos es aquella en la que todos son atravesados con la misma intensidad eléctrica, teniendo cada uno diferentes diferencias de potencial entre sus extremos. La suma algebraica de las diferencias de potencial de todos los componentes receptores debe ser igual a la suma algebraica de las diferencias de potencial de todas las fuentes de alimentación teniendo en cuenta lo establecido en el apartado de la segunda ley de Kirchoff. (​Saavedra, R, 2009, p. 24​)

Circuitos en paralelo, una asociación en paralelo de elementos es aquella en la que todos están sometidos a la misma diferencia de potencial y son atravesados por distintas corrientes. (​Saavedra, R, 2009, p. 25​)

A continuación se describen brevemente las leyes de Kirchoff que serán las que se desean estudiar en esta práctica. ● Ley de nodos o de la unión: ​En cualquier unión o nodo, la suma de sus corrientes debe ser igual a cero. Esta ley está basada en la conservación de la energía, ya que la misma corriente que entra debe salir. (Serway, R., & Jewett, J., 2015, p 843) ● Ley de mallas o de la espira: ​Esta ley plantea que la suma de las diferencias de potencial a través de todos los elementos alrededor de cualquier malla o espira de un circuito cerrado debe ser igual a cero. (Serway, R., & Jewett, J., 2015, p. 843) La energía potencial se reduce cada vez que la carga se mueve durante una caída de potencial en un resistor o cada vez que se mueve en dirección contraria a causa de una fuente.

CUESTIONARIO 1.​ Investigue a que se le llaman elementos pasivos en un circuito. Se conocen como elementos pasivos a aquellos componentes de los circuitos que disipan o almacenan energía eléctrica o magnética y constituyen por ello los receptores o cargas de un circuito. MATERIALES Y METODOLOGÍA Los materiales empleados en la determinación de coeficientes de expansión térmica fueron los siguientes: scienciaWokshop interface 750, 2 sensores de voltaje CI 6503, tablero de pruebas (protoboard), resistencias (2 de 300 Ω, 2 de 400 Ω, 2 de 600 Ω, ), cables de conexión (15 puentes, 4 banana-banana, 4 banana-lagarto) , fuente de corriente directa (que suministre entre 0 V y 10 V), multímetro (que permita medir voltaje, resistencia, corriente).

Se formó un circuito en serie con dos resistencias, se varió el voltaje con la fuente de 1 a 10V y en cada cambio se tomó la medida de la corriente en cada resistencia y mediante la ley de Ohm se obtuvo la resistencia experimental de cada una. Seguidamente se realiza un circuito en serie pero con tres resistencias y se repite el procedimiento anterior. Después se estudia el circuito en paralelo al armar uno con tres resistencias, donde se varió el voltaje con la fuente de 1 a 10V y en cada cambio se tomó la medida de la corriente en cada resistencia y mediante la ley de Ohm se obtuvo la resistencia experimental de cada una. Asimismo, se repitieron ambos experimentos pero en este caso con el programa TINA. RESULTADOS

Tabla 1: Circuito en serie de dos resistencias

Tabla 2: Valores del corriente y voltaje en un circuito en serie de tres resistencias

Tabla 3: Valores del corriente y voltaje en un circuito en paralelo de tres resistencias

Tabla 4: Valores del corriente y voltaje en un circuito en serie de tres resistencias con ayuda del programa TINA . DISCUSIÓN La ley de Ohm dice que, en condiciones de equilibrio, la corriente en un circuito es directamente proporcional a la f.e.m. total que actúa en el circuito e inversamente proporcional a la resistencia total de un circuito. (Dawes, C, 1978, pp.14) De esta manera fue como se obtuvo de forma experimental la corriente en las resistencias de todos los circuitos utilizados, es decir, de todas las tablas presentadas. El valor teórico de las resistencias se obtuvieron el código de colores. Además, también se obtuvieron mediante el uso del multímetro. En las tablas 1, 2 y 4 se muestran los resultados de circuitos en serie, con dos y tres resistencias. Como se observa, los voltajes en las resistencias suman el voltaje total, el cual es el mismo voltaje que ingresó debido a la fuente de voltaje. El voltaje en cada resistencia varía ya que varían las resistencias internas de cada resistor. Sin embargo, en el caso de las tablas 3 y 5 no ocurre lo mismo. En estos casos se utilizaron circuitos en paralelo, donde habrá más de un nodo, por lo tanto, el voltaje no se ve distribuido sino la corriente, cumpliendo con la primera ley de Kirchoff. De esta manera, se presenta el mismo voltaje en todas las resistencias utilizadas. Además, se compararon los resultados obtenidos tanto en paralelo como en serie con los resultados obtenidos en el programa TINA, siendo estos muy similares y mostrando pocas diferentes entre sí. Los gráficos colocados en anexos corresponden a gráficas con tendencia lineal del voltaje contra corriente, lo cual confirma la relación proporcional del voltaje con la corriente. Las pendientes de dichas gráficas nos muestran las resistencias utilizadas en cada caso, los valores son muy acertados, sin embargo no totalmente

correctos, esto puede ser originado por el tiempo empleado para la medición de la corriente con la variación del voltaje, ya que las resistencias pudieron calentarse y así variar su valor.

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA Gómez,

J.

(1990).

​Circuitos

eléctricos.​

Recuperado

de:

https://books.google.co.cr/books?id=8fuxulgCQgMC&printsec=frontcover&dq =que+es+un+circuitos+electricos&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwjWqceZqt3iAh XOjFkKHWY7ASAQ6AEIJzAA#v=onepage&q=que%20es%20un%20circuitos %20electricos&f=false

Saavedra,

R.

(2009).

​Instalaciones

eléctricas.

Recuperado

de:

https://books.google.co.cr/books?id=c-KUGPxe3g8C&pg=PA24&dq=que+es+un+cir cuitos+electricos+en+serie+y+paralelo&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwjqoNX7jvLiAhX N1VkKHSTjBRwQ6AEINTAC#v=onepage&q=que%20es%20un%20circuitos%20ele ctricos%20en%20serie%20y%20paralelo&f=false Serway, R., & Jewett, J. (2015). Física para ciencias e Ingeniería. Vol.2. Ed. 9na. Cengage Learning: México, pp 843-844. Dawes,

C,

1978.

​Electricidad

industrial​.

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https://books.google.co.cr/books?id=AoG5HyboD_IC&pg=PA14&dq=La+ley+ de+Ohm+dice+que,+en+condiciones+de+equilibrio,+la+corriente+en+un+circ uito+es+directamente+proporcional+a+la+f.e.m.+total+que+act%C3%BAa+en +el+circuito+e+inversamente+proporcional+a+la+resistencia+total+de+un+cir cuito&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwjQ39aJwODiAhUOyFkKHXz3DNkQ6AEIJz AA#v=onepage&q=La%20ley%20de%20Ohm%20dice%20que%2C%20en%2 0condiciones%20de%20equilibrio%2C%20la%20corriente%20en%20un%20c ircuito%20es%20directamente%20proporcional%20a%20la%20f.e.m.%20tota l%20que%20act%C3%BAa%20en%20el%20circuito%20e%20inversamente %20proporcional%20a%20la%20resistencia%20total%20de%20un%20circuit o&f=false

ANEXOS

Gráfico 1.voltaje vs corriente​, ​circuito en serie de dos resistencias, primera resistencia.

Gráfico 2. voltaje vs corriente, circuito en serie de dos resistencias, segunda resistencia.

Gráfico 3. voltaje vs corriente, circuito en serie de tres resistencias, primera resistencia.

Gráfico 4. voltaje vs corriente, circuito en serie de tres resistencias, segunda resistencia.

Gráfico 5. voltaje vs corriente, circuito en serie de tres resistencias, tercera resistencia.

Gráfico 6. voltaje vs corriente, circuito en paralelo de tres resistencias, primera resistencia.

Gráfico 8. voltaje vs corriente, circuito en paralelo de tres resistencias, segunda resistencia.

Gráfico 9. voltaje vs corriente, circuito en paralelo de tres resistencias, tercera resistencia.

Gráfico 10. voltaje vs corriente, circuito en serie de tres resistencias con ayuda del programa TINA, primera resistencia.

Gráfico 11. voltaje vs corriente, circuito en serie de tres resistencias con ayuda del programa TINA, segunda resistencia.

Gráfico 12. voltaje vs corriente, circuito en serie de tres resistencias con ayuda del programa TINA, tercera resistencia.

Gráfico 13. Circuito en serie de tres resistencias con ayuda del programa TINA.

Gráfico 14. Circuito en paralelo de tres resistencias con ayuda del programa TINA.