circuits

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FIIS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

AREA DE TECNOLOGIA DE LA PRODUCCION

CIRCUITOS ELECTRICOS EN DC

“1ER LABORATORIO”

CURSO: ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

CODIGO: TP-103U

PROFESORA: ING. SANTIAGO TARAZONA PONTE

ALUMNOS: ROMERO VILLANUEVA FRANCO ENRIQUE

SALAZAR CABEZAS SANDRO

SANCHEZ VELARDE JIMMY VICTOR

ZULUETA ARROYO LUIS

FECHA: 05/11/15

CICLO: 2015 – IIELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL TP-301V

http://www.google.com.pe/imgres?imgurl=http://conocimientorj.lamula.pe/wp-content/blogs.dir/4727/files/2010/06/Escudo1UNI.jpg&imgrefurl=http://conocimientorj.lamula.pe/uni&h=396&w=299&sz=41&tbnid=WjKj-3s2zehOFM:&tbnh=90&tbnw=68&prev=/search?q=escudo+de+la+uni&tbm=isch&tbo=u&zoom=1&q=escudo+de+la+uni&docid=aLE7M284kJ2tJM&hl=es&sa=X&ei=UB6dTtjuO8uJsAL16ozwCQ&ved=0CDAQ9QEwAg&dur=1653


INDICE

1. OBJETIVOS2. MARCO TEÓRICO

2.1VOLTAJE Y CORRIENTE2.1VOLTAJE Y CORRIENTE

2.2 POTENCIA Y ENERGIA2.2 POTENCIA Y ENERGIA2.3 FUENTE DE VOLTAJE Y CORRIENTE

2.4 RESISTENCIA ELECTRICA (LEY DE OHM)2.4 RESISTENCIA ELECTRICA (LEY DE OHM)

2.5 LEY DE OHM2.5 LEY DE OHM2.6 LEYES DE KIRCHHOFF

3. MATERIALES, EQUIPOS, DISPOSITIVOS E INTRUMENTOS3.1 RESISTORES3.2 MULTÍMETRO3.3 PROTOBOARD3.4 CABLE UTP3.5 FUENTES DE ENERGÍA3.6 POTENCIÓMETRO

4. PROCEDIMIENTO5. EJECUCIÓN DEL LABORATORIO (BASE DE DATOS MEDIDAS) Y

PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS6. CONCLUSIONES

ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL TP-301V


1. OBJETIVOS

Calcular teóricamente y verificar experimentalmente el comportamiento

real de un circuito resistivo dado (serie, paralelo o mixto (escalera)),

empleando en lo posible diferentes tipos de resistores comerciales y

combinado su conexión, para analizar y determinar sus características

de respuesta.

Determinar el valor teórico y real de las resistencias, verificando si

cumplen con su tolerancia.

Determinar otras clases de resistencias.

2. MARCO TEÓRICO

2.1VOLTAJE Y CORRIENTE2.1VOLTAJE Y CORRIENTE

La separación de cargas requiere de una fuerza eléctrica (voltaje) y el

movimiento de cargas crea un fluido eléctrico (corriente). Para separar cargas

positiva se requiere una inversión de energía. El voltaje es el trabajo (la energía)

por unidad de carga necesitada en la separación. El voltaje o diferencia de

potencial entre dos puntos, es la energía que se requiere para transportar una

unidad de carga entre los dos puntos.

v(t) = dw/dq (1)

Donde: V = voltaje en volts, w = la energía en joules, y q = la carga en

coulombs

Los efectos eléctricos que ocasionan las cargas en movimiento dependen de la

velocidad de flujo de carga. La corriente eléctrica es la velocidad con que fluye

las cargas a través de un conductor.ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL TP-301V

12

12

12

12


i(t) = dq/dt (2)

Donde: i = la corriente en amperes, q = la carga en coulombs, y t = el tiempo en seg.

2.2 POTENCIA Y ENERGIA2.2 POTENCIA Y ENERGIA

La potencia es la velocidad con que se hace un trabajo. Y para hacer un trabajo se requiere energía. La potencia es la velocidad con que se transforma la energía.

p = dw/dt (3)

Donde : p = la potencia en watts (vatios), w = la energía en joules, y t = el tiempo

en segundos.

La potencia asociada al flujo de carga se obtiene de las ecuaciones (1) y (2),

como sigue:

p = (dw/dq) (dq/dt) = v.i (4)

Donde: p = la potencia en watts, v = el voltaje en volts, e I = la corriente en

amperes.

i_i

+

V_ V

+

i _i+V_ V

+

Figura 1.Referencia de polaridad y la expresión de potencia.


+_


En las dos cajas de la parte superior de la figura 1, se está entregando energía

al circuito de la caja. Es decir, la potencia es positiva (p>0). Mientras en las dos

cajas de la parte inferior se está sacando energía de la caja. Por tanto, la

potencia es (p<0) negativa.

2.3 FUENTE DE VOLTAJE Y CORRIENTE

Se llaman fuente eléctrica a un dispositivo capaz de convertir energía no eléctrica

en energía eléctrica. Por ejemplo, los acumuladores o baterías son dispositivo que

transforma la energía química en eléctrica. Las plantas hidroeléctricas, a través de

la fuerza del agua, la transforman en energía mecánica y esta a su vez se

convierte en eléctrica.

Las fuentes tienen la tendencia de mantener el voltaje o la corriente. Estas

son las que se conocen como fuentes ideales de voltajes o fuentes ideales de

corriente. Las fuentes pueden ser independientes y dependientes. Las fuentes

independientes, son aquellas que no dependen de la corriente o voltaje de algún

elemento del circuito donde están conectadas.

Las fuentes dependientes, por el contrario, dependen del voltaje o la

corriente en alguna parte del circuito.

FUENTES IDEALES INDEPENDIENTES

La fuente ideal de voltaje independiente es un elemento que mantiene un

voltaje determinado entre sus terminales sin importar la corriente que circula por

el dispositivo.

Figura 2. Símbolo para representar las fuentes independientes: (a) de voltaje

continuo, (b) de corriente continua o alterna y (c) de voltaje alterna.


+_


La fuente ideal de corriente independiente es un elemento que mantiene una

corriente determinada en sus terminales, sin importar el voltaje entre ellos.

FUENTES IDEALES DEPENDIENTESFUENTES IDEALES DEPENDIENTES

Una fuente ideal de voltaje dependiente o controlada, es una fuente en la

cual el voltaje, entre sus terminales, cambia según la corriente o el voltaje en otra

parte del circuito. Por tanto, esta fuente puede ser controlada por un voltaje o una

corriente.

vs = αvx

vs

vs = βix

o,

Figura 3. Representación de una fuente de corriente dependiente. Donde α

y β son constantes.

Hay un voltaje Vx o una corriente ix en otra parte del circuito que controla al voltaje Vs.

Una fuente ideal de corriente dependiente o controlada, es una fuente en la

cual la corriente, que pasa por sus terminales, cambia según la corriente o el

voltaje en otra parte del circuito. Por tanto, esta fuente puede ser controlada por un

voltaje o una corriente.

is = αvx

is

O, is = βix

Figura 4. Representación de una fuente dependiente. . Donde α y β son constantes.


+


Hay un voltaje vx o una corriente ix en otra parte del circuito que controla a la corriente is.

2.4 RESISTENCIA ELECTRICA (LEY DE OHM)2.4 RESISTENCIA ELECTRICA (LEY DE OHM)

Resistencia es la oposición que presenta un elemento al paso de la

corriente. Esta oposición al paso de la corriente permite transformar la energía

eléctrica en energía calórica. La resistencia se expresa con la letra R y su unidad

es el Ohm (Ω).

i V i V

_ _ +

(a) (b)

Figura 6. Representación de la resistencia. (a) v = - R.i, (b) v = R.i.

En la figura 6, el sentido de la flecha, indica el sentido de la corriente y el

signo positivo, indica el sentido del voltaje o el lado de mayor potencial. Cuando la

corriente entra por el lado positivo del voltaje de la resistencia, se considera

positivo. Esto es representado en la figura 6b, v = R.i. En el caso de la figura (6a),

el voltaje es negativo v =-R.i.

A decir verdad, podría ser la corriente la que es negativa. Cuando tenemos

una corriente con un valor negativo, podemos decir que el verdadero sentido es

opuesto al indicado. Cuando es el voltaje que resulta negativo, entonces el sentido

positivo es contrario al indicado. La notación más utilizada es la de la figura (6b)



La Ley de Ohm es la ecuación que relaciona el voltaje y la corriente de una

resistencia.

V = R*i (5)

i = V/R (6)

Al inverso de la resistencia se le denomina conductancia. Esta se simboliza con la

letra G y se mide en siemens (s).

G = 1/R (7)

Podemos decir que la potencia disipara de una resistencia es:

P = v*i (8)

Sustituyendo la ecuación (5) en la ecuación (8), tenemos:

P = R*i2 (9)

Si sustituimos la ecuación (6) en la ecuación (8), tenemos:

P = v2/R (10)

También podemos obtener la potencia en función de la conductancia:

P = i2/G (11)

P = v2*G (12)


I


2.5 LEY DE OHM2.5 LEY DE OHM

La cantidad de corriente (I) que pasa por una resistencia (R) es directamente

proporcional al voltaje (V) que se le aplica:

V= RV= R xx II R= V /R= V / II

V R1

La corriente (I) en una resistencia (R) va de + a - con respecto al voltaje

(V). Esto quiere decir que la resistencia (R ) es un elemento pasivo, entonces:

1 OHMIO = 1 voltio/1 amperio = R = V/I

Las resistencias se aplican en circuitos eléctricos para obtener diferentes voltajes y corrientes.

2.6 LEYES DE KIRCHHOFFELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL TP-301V


Ley de Kirchhoff de tensiones

La suma de las caídas de tensiones de todos los componentes de una malla cerrada debe ser igual a cero.

V2 + V3 + V4 - V1 = 0

Ley de Kirchhoff de corrientes

La suma de corrientes entrantes en un nodo es igual a la suma de corrientes salientes del nodo.



I1 = I2 + I3 + I4

3. MATERIALES, EQUIPOS, DISPOSITIVOS E INTRUMENTOS3.1 RESISTORES

RESISTENCIA ELECTRICA

Es la propiedad de cada material de hacer una oposición neta al paso de la

corriente eléctrica. La resistencia eléctrica se indica por la letra “R”, esta

se mide en OHMIOS

( Ω) y su símbolo eléctrico es: R

RESISTENCIA VARIABLE



Son dispositivos de 3 terminales con una resistencia fija entre los terminales

extremos y un cursor que se desliza sobre el material de la resistencia, y su

símbolo eléctrico es:

4. R

3.2 MULTÍMETRO

EL MULTIMETRO ANALOGICO Es el instrumento que utiliza en su funcionamiento los parámetros del amperímetro,

el voltímetro y el Ohmímetro. Las funciones son seleccionadas por medio de un

conmutador. Por consiguiente todas las medidas de Uso y precaución son iguales y

es multifuncional dependiendo el tipo de corriente (C.C o C.A.)

MULTIMETRO DIGITAL Un multímetro, a veces también denominado putillo polímetro o tester, es un

instrumento de medida que ofrece la posibilidad de medir distintas magnitudes en el

mismo aparato. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y ohmímetro.

Es utilizado frecuentemente por personal en toda la gama de electrónica y

electricidad.

Funciones comunes Existen distintos modelos que incorporan además de las tres funciones básicas

antes citadas algunas de las siguientes:

Un comprobador de resistencia, que emite un sonido cuando el circuito

bajo prueba no está interrumpido o la resistencia no supera un cierto nivel.


Puntas de prueba

Escalas

Pantalla de cristal líquido

Perilla de selección


(También puede mostrar en la pantalla 00.0, dependiendo el tipo y

modelo).

Presentación de resultados mediante dígitos en una pantalla, en lugar de

lectura en una escala.

Amplificador para aumentar la sensibilidad, para la medida de tensiones o

corrientes muy pequeñas o resistencias de muy alto valor.

Medida de inductancias y capacitancias.

Comprobador de diodos y transistores.

Escalas y zócalos para la medida de temperatura mediante termopares

normalizados.

3.3 PROTOBOARD (2)

El protoboard o breadbord: Es una especie de tablero con orificios, en la cual se

pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su



nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con

lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo.

Protoboard o breadboard: Es en la actualidad una de las placas de prueba más

usadas. Está compuesta por bloques de plástico perforados y numerosas láminas

delgadas, de una aleación de cobre, estaño y fósforo, que unen dichas

perforaciones, creando una serie de líneas de conducción paralelas. Las líneas se

cortan en la parte central del bloque de plástico para garantizar que dispositivos

en circuitos integrados tipo DIP (Dual Inline Packages) puedan ser insertados

perpendicularmente y sin ser tocados por el provedor a las líneas de conductores.

En la cara opuesta se coloca un forro con pegamento, que sirve para sellar y

mantener en su lugar las tiras metálicas.

Un computador basado en el Motorola 68000 con varios circuitos TTL montados

sobre un arreglo de protoboard.

Debido a las características de capacitancia (de 2 a 30 pF por punto de contacto) y

resistencia que suelen tener los protoboard están confinados a trabajar a

relativamente baja frecuencia (inferior a 10 ó 20 MHz, dependiendo del tipo y calidad

de los componentes electrónicos utilizados).

Los demás componentes electrónicos pueden ser montados sobre perforaciones

adyacentes que no compartan la tira o línea conductora e interconectados a otros

dispositivos usando cables, usualmente unifilares. Uniendo dos o más protoboard es

posible ensamblar complejos prototipos electrónicos que cuenten con decenas o

cientos de componentes.

El nombre protoboard es una contracción de los vocablos ingleses prototype board y

es el término que se ha difundido ampliamente en los países de habla hispana. Sin

embargo, particularmente en Estados Unidos e Inglaterra, se conoce como

breadboard. Anteriormente un breadboard era una tabla utilizada como base para

cortar el pan, pero en los principios de la electrónica los pioneros usaban dichas

tablas para montar sus prototipos, compuestos por tubos de vacío, clavijas, etc., los

cuales eran asegurados por medio de tornillos e interconectados usando cables.



3.4 CABLE UTP

3.5 FUENTES DE ENERGÍA



3.6 POTENCIÓMETRO

Son dispositivos de tres terminales, donde se presenta una resistencia fija entre

los terminales 1 – 3 y una resistencia variable entre los terminales 1 – 3, y un

una resistencia complementaria entre los terminales 2 – 3.

4. PROCEDIMIENTO

Unir los protoboard.

Identificar los puntos para darle un buen orden al circuito.

Colocar puentes para unir los puntos, verificar con el multitester la

continuidad con el fin de verificar que son el mismo punto.

Armar el circuito, teniendo en cuenta entre qué puntos se encuentran las

resistencias y fuentes de voltaje, midiendo sus valores nominales y sus

valores reales.

Verificar con el multitester y verificar que están bien conectados.

Comprobar que los valores estén cercanos a los obtenidos en los cálculos.

Calcular el error.ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL TP-301V


5. EJECUCIÓN DEL LABORATORIO (BASE DE DATOS MEDIDAS) Y PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS PROBLEMA INICIAL

PROBLEMA RESUMIDO (JUNTAR LOS NODOS QUE TIENEN EL MISMO POTENCIAL)



Con este problema resumido es que hemos trabajado, para ubicar los nodos que

son los mismos, por otro lado partimos de aquí para calcular los datos obtenidos.

Además es el punto de partida para calcular la resistencia de Thevenin mostrada a

continuación:



Dichos cálculos comparados con el valor real nos sirven para calcular el error en la

resistencia de Thevenin.

(Ω)

RESISTENCIA DE THEVENIN NOMINAL 8940

RESISTENCIA DE THEVENIN REAL

8519.82

ERROR4.70%



VALORES DE LAS RESISTENCIA REALES Y NOMINALES

RESISTENCIAS RESISTENCIA REAL(Ω) RESISTENCIA NOMINAL(Ω) ERROR1 19.6 20 2%2 29.6 30 1%3 19.8 20 1%4 29.7 30 1%5 29.7 30 1%6 19.8 20 1%7 29.7 30 1%8 29.8 30 1%9 29.6 30 1%

10 50.3 51 1%11 29.6 30 1%12 19.8 20 1%13 19.8 20 1%14 19.8 20 1%15 50.4 51 1%16 50.2 51 2%17 19.7 20 2%18 19.8 20 1%19 29.7 30 1%20 19.7 20 2%21 19.8 20 1%22 19.6 20 2%23 50.4 51 1%24 19.6 20 2%25 29.5 30 2%26 19.7 20 2%27 29.5 30 2%28 50.5 51 1%29 19.7 20 2%30 50.5 51 1%31 19.7 20 2%



VALORES DE VOLTAJES REALES Y NOMINALES

RESISTENCIAS voltajes(v) v nominal error1 0.85 0.85 0.35%2 1.46 1.46 -0.34%3 0.85 0.85 0.35%4 1.46 1.44 -1.28%5 2.70 2.69 -0.45%6 1.86 1.86 0.00%7 1.64 1.61 -1.99%8 0.21 0.20 -6.22%9 0.14 0.14 -2.79%

10 2.30 2.25 -2.26%11 5.05 5.00 -0.98%12 5.34 5.17 -3.37%13 5.34 5.17 -3.37%14 4.87 5.07 3.98%15 1.78 1.74 -2.05%16 0.25 0.23 -7.50%17 4.70 4.59 -2.49%18 2.59 2.52 -2.94%19 0.28 0.26 -6.54%20 1.63 1.60 -1.62%21 1.63 1.60 -1.75%22 4.70 4.59 -2.49%23 0.00 0.00 0.00%24 1.63 1.62 -0.62%25 3.05 2.99 -2.07%26 1.37 1.32 -4.10%27 0.25 0.24 -3.65%28 3.30 3.16 -4.53%29 1.37 1.32 -3.95%30 3.30 3.20 -3.20%31 3.05 2.98 -2.42%

PROMEDIO -2.27%



VALORES DE CORRIENTE NOMINAL Y REAL

RESISTENCIAS corriente(mA) corriente nominal error1 43.11 42.40 -1.68%2 49.32 48.50 -1.70%3 42.68 42.40 -0.65%4 49.16 48.05 -2.31%5 90.91 89.60 -1.46%6 93.94 93.00 -1.01%7 55.22 53.60 -3.02%8 7.05 6.59 -6.93%9 4.73 4.54 -4.18%

10 45.73 44.10 -3.69%11 170.61 166.70 -2.34%12 269.70 258.30 -4.41%13 269.70 258.30 -4.41%14 245.96 253.60 3.01%15 35.32 34.20 -3.27%16 4.98 4.56 -9.21%17 238.58 229.30 -4.05%18 130.81 125.80 -3.98%19 9.43 8.76 -7.62%20 82.74 80.20 -3.17%21 82.32 80.10 -2.78%22 239.80 229.30 -4.58%23 0.00 0.00 0.00%24 83.16 81.00 -2.67%25 103.39 99.60 -3.81%26 69.54 65.80 -5.69%27 8.47 8.04 -5.41%28 65.35 61.90 -5.57%29 69.54 65.90 -5.53%30 65.35 62.70 -4.22%31 154.82 148.90 -3.98%

PROMEDIO -3.56%



VALORES DE POTENCIA REALES Y NOMINALES

RESISTENCIAS potencia real potencia nominal ERROR1 36.42984694 35.9552 -1.32%2 72.01351351 70.5675 -2.05%3 36.06186869 35.9552 -0.30%4 71.77104377 69.264075 -3.62%5 245.4545455 240.8448 -1.91%6 174.7272727 172.98 -1.01%7 90.55892256 86.1888 -5.07%8 1.479865772 1.302843 -13.59%9 0.662162162 0.618348 -7.09%

10 105.1689861 99.18531 -6.03%11 861.5709459 833.6667 -3.35%12 1440.181818 1334.3778 -7.93%13 1440.181818 1334.3778 -7.93%14 1197.823232 1286.2592 6.88%15 62.86507937 59.65164 -5.39%16 1.24501992 1.0604736 -17.40%17 1121.319797 1051.5698 -6.63%18 338.7929293 316.5128 -7.04%19 2.63973064 2.302128 -14.66%20 134.8680203 128.6408 -4.84%21 134.1868687 128.3202 -4.57%22 1127.040816 1051.5698 -7.18%23 0 0 0.00%24 135.5561224 131.22 -3.30%25 315.3389831 297.6048 -5.96%26 95.27411168 86.5928 -10.03%27 2.118644068 1.939248 -9.25%28 215.6435644 195.41211 -10.35%29 95.27411168 86.8562 -9.69%30 215.6435644 200.49579 -7.56%31 472.2081218 443.4242 -6.49%

PROMEDIO -5.96%



6. CONCLUSIONES

Como pudimos observar, siempre encontraremos un porcentaje de

error en las resistencia a través de el montaje de los circuitos de

diferentes tipos, donde el resultado del código de colores siempre va a

ser constante, en cambio utilizando el multímetro los resultados van a

ser más exactos. La temperatura produce una variación en la

resistencia, en la mayoría de los metales existe una proporción directa

con la temperatura, por lo contrario en el carbono y el germanio es

indirectamente proporcional a la temperatura.

También descubrimos a través de la práctica, que cuando medimos

las resistencias con el multímetro en la protoboard su valor es más

exacto a diferencia de cuando cogemos la resistencia con las manos,

ya que tenemos energía en nuestro cuerpo. Al trabajar con

resistencias debemos tener en cuenta la capacidad de calor que

disipa, ya que de esto depende si el elemento resiste o no a las

condiciones de ella.


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