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INFORMES DE LABORATORIOS DE FISICA ELECTRONICA
JHONATAN CANO JIMENEZ
CODIGO: 1064716437 FERNEIS DAVID MARTINEZ MENDINUETA
CODIGO: 1063489747
GRUPO: 100414_137-138
TUTOR VIRTUAL:
WILMER HERNAN GUTIERREZ
CORREO: [email protected]
CODIGO: 106 GRUPO: 100414_
TUTOR VIRTUAL: DORIXIS
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA-UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA PROGRAMA: INGENIERIA INDUSTRIAL
CURSO: FISICA GENERAL CERES CURUMANI
21/05/2014
INTRODUCCION Mediante la realizacin del presente trabajo, se pretende demostrar lo realizado dentro del marco de la primera prctica de laboratorio de fsica electrnica en donde se establecieron actividades de reconocimiento de los diferentes elementos que se utilizan para la medicin de las diferentes escalas de la fsica electrnica. Igualmente se realizara una introduccin al funcionamiento de los circuitos elctricos, su aplicacin y sus diferentes tipos. A su vez se establera conocimientos sobre las caractersticas de las resistencias, sus tablas de colores su medicin segn su uso y clculo para su adecuada utilizacin dentro de un circuito.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Aplicar y comprender ms a fondo los conceptos estudiados en la
Unidad 1, 2 Y 3 del Curso de Fsica Electrnica
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Comprender de manera prctica los fundamentos de la electricidad
Analizar y entender mediante la experiencia, los
fundamentos de semiconductores
Analizar y aplicar los fundamentos de la electrnica digital.
Realizar las mediciones adecuadas para el uso de resistencias,
de los y dems elementos que conforman un circuito elctrico
PRCTICA N1: NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD
MATERIALES:
Protoboard
Multmetro
Fuente de alimentacin
Resistencia de 220 ( menor a 500 )
Diodo LED
Cables de conexin
PROCEDIMIENTO 1. Identifique los dispositivos electrnicos y el equipo de laboratorio que usar
en la prctica. Realice una grfica de las conexiones internas del Protoboard
y del multmetro que va a utilizar, destacando principalmente las magnitudes y
las escalas de medicin.
Como estamos trabajando con un voltaje de 5V, entonces nuestra escala de
medicin ser de 20V (DCV) en el multmetro ya que es la que ms se aproxima
en nuestra medicin.
PROTO-BOARD
Es una tabla que sirve para elaborar y experimentar circuitos electrnicos.
MULTIMETRO
Es un instrumento elctrico el cual sirve para medir magnitudes elctricas
RESISTENCIAS ELECTRICAS FIJAS Y VARIABLES
Es un elemento el cual ofrece oposicin al paso de los electrones o sea que como su nombre lo dice
presentan resistencia a la electricidad y su unidad de resistencia es el ohmio (
Denominado diodo es un elemento
semiconductor que emite luz, sirven como
indicadores y tambin para iluminacin sobre
todo los de luz blanca.
2. Medicin de voltaje continuo o DC. Conecte la fuente de alimentacin y mida su voltaje DC de salida con el multmetro. Solicite al tutor la informacin relacionada con la escala
adecuada, la ubicacin de los terminales de medicin y la forma de medir voltaje. (El voltaje se mide en paralelo con el elemento).
3. Medicin de la resistencia elctrica. Solicite al tutor el valor terico de la resistencia a utilizar en la experiencia y proceda a medir esta magnitud con el multmetro. Si requiere informacin sobre la escala adecuada, la ubicacin de los terminales de medicin y la forma de medir la resistencia elctrica (la resistencia elctrica se mide en paralelo con el elemento), no dude en consultar a su tutor.
4. Construya, con ayuda de su tutor, el siguiente circuito en el Protoboard
En el laboratorio se realiz el siguiente circuito teniendo en cuenta la estructura planteada
5. Mida el voltaje DC en cada elemento. Para el diodo (1,95V):
Para la resistencia (2,99V):
Para la fuente (4,95V):
6. Mida la corriente elctrica que circula por el circuito. Solicite al tutor la informacin relacionada con la escala adecuada, la ubicacin de los terminales de medicin y la forma de medir corriente elctrica. (La corriente se mide en serie con el elemento).
PRCTICA N2: CIRCUITOS
ELECTRICOS MATERIALES:
Protoboard Pultmetro Fuente de alimentacin Un diodo LED Tres resistencias de diferente valor (una debe ser de 100 ) Un resistor variable de 10 K (potencimetro) Cables de conexin
PROCEDIMIENTO: 1. Identifique los componentes electrnicos y el equipo de laboratorio que utilizar en esta prctica
2. Encuentre el valor nominal y la tolerancia de cada resistencia fija.
Resistencia de 220, tolerancia de 5% = 11
Resistencia de 330, tolerancia de 5% = 16.5
Resistencia de 100, tolerancia de 5% = 5
3. Mida con el multmetro el valor de cada resistencia y verifique
que se encuentre dentro de los lmites de tolerancia.
Caractersticas de las resistencias Dato con el
multmetro
Resistencia de 220, tolerancia de 5% = 11 218
Resistencia de 330, tolerancia de 5% = 16.5 327
Resistencia de 100, tolerancia de 5% = 5 99.0
4. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN SERIE. Realice en el Protoboard un
arreglo de 3 resistencias en serie. Calcule el valor de la resistencia equivalente y tome el dato experimental con el multmetro
Clculo de resistencias = R1 + R2 + R3 = (220 + 330 + 100) = 650
Debido a que los lmites de tolerancia reducen mnimas cantidades en las
resistencias del clculo matemtico de las mismas, el valor equivalente tomado
con el multmetro es casi similar.
Dato con el multmetro
218
327
99.0
TOTAL: 644
5. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN PARALELO. Realice en el Protoboard
un arreglo de 3 resistencias en paralelo. Calcule el valor de la resistencia
equivalente y tome el dato experimental con el multmetro.
Calculo de las resistencias = 1/ Rab = (1/ R1 + 1/ R2 + 1/R3) = (1/ 220 + 1/
330+ 1/100) = 56,89
Con el multmetro 56,95
6. FUNCIONAMIENTO DEL POTENCIMETRO. Identifique los terminales del
potencimetro y mida los valores de resistencia entre ellos.
A medida que giramos la perrillita del potencimetro de 10K la resistencia
vara desde 0 hasta 9.45K, cuyas tres patas, nos ubicamos con el
multmetro en la del medio con una de los dos extremos. Si se toma las dos
del extremo, la resistencia no vara de 9.45K. 7. Construya el siguiente circuito. Vare el cursor del potencimetro y
observe el efecto sobre el circuito. Explique lo sucedido.
La posicin de dicho cursor determina la resistencia elctrica en los terminales del
potencimetro. Este valor se establece con un pequeo destornillador o por medio de
un eje que se puede girar manualmente por lo cual el diodo nos permiten ver como
aumenta o disminuye su intensidad de luz, debido a que los electrones pasan de un
nivel alto de energa a uno bajo, irradian o emiten energa.
PRCTICA N3: LEYES DE LOS CIRCUITOS ELECTRICOS
MATERIALES: Protoboard Multmetro Una fuente de alimentacin Tres resistencias (220 , 330 y 1K ) Cables de conexin
PROCEDIMIENTO:
1. Identifique los componentes electrnicos y el equipo de laboratorio que utilizar en esta
prctica
Como estamos trabajando con un voltaje de 5V, entonces nuestra escala de medicin
ser de 20V (DCV) en el multmetro ya que es la que mas se aproxima en nuestra
medicin.
2. CIRCUITO SERIE. Realice en el Protoboard el montaje de un circuito
serie, conformado por 3 resistencias y una fuente de alimentacin, la
cual deber fijarse en 5 voltios DC.
3. Mida el voltaje en cada uno de los cuatro elementos del circuito. Se
cumple la Ley de voltajes de Kirchhoff? Mida ahora la corriente del
circuito.
Efectivamente se cumple la ley de Kirchhoff, porque la suma de los voltajes de
los elementos de consumo (resistores) es igual a la suma de los voltajes de las
fuentes de alimentacin
Corriente elctrica (I)= 0,65 mA
4. Calcule el valor de la corriente del circuito y el valor del voltaje
en cada una de las resistencias. Compare estos valores con
los obtenidos en la experiencia. Datos:
Utilizando el multmetro tenemos que el valor de las resistencias utilizadas es:
R1 = 100 R2 = 6500 R3 = 1000 (RT = 7600 )
La corriente elctrica del circuito, utilizando el multmetro
es: I = 0.60 mA El voltaje del circuito: V = 5,41V
Clculo matemtico:
Para la corriente elctrica del circuito:
Para el voltaje del circuito:
5. CIRCUITO PARALELO. Realice en el Protoboard el montaje
de un circuito paralelo, conformado por 3 resistencias y una
fuente de alimentacin, la cual deber fijarse en 5 voltios DC.
6. Mida la corriente en cada una de las tres ramas del
circuito. Se cumple la Ley de corrientes de Kirchhoff?
Mida ahora el voltaje en los terminales de cada elemento.
Sabiendo que estamos trabajando con tres resistencias cuyo valor en ohm es: R1 = 220 R2 = 330 R3 = 100
Corriente elctrica en cada una de las tres ramas del circuito:
I1 = 21,2 mA R1 = 220
I2 = 14,6 mA R2 = 330
I3 = 46,7 mA R3 = 100
I llegan nodo = I salen nodo
82,5 mA = 82,5mA
Efectivamente se cumple con la ley de Kirchhoff, porque la suma
de todas las corrientes elctricas que llegan a un nodo, es igual a la
suma de todas las corrientes elctricas que salen de l.
7. Calcule el valor de la corriente que circula por cada elemento y el valor del voltaje entre los nodos del circuito. Compare estos valores con los obtenidos en la experiencia.
Corriente elctrica Voltaje
Multmetro Matemticamente Multmetro Matemticamente
I1 = 21,2 mA I1 = V/R = 22.7 mA V1 = 5
V1 = R1(I1) = 4.99 v
I2 = 14,6 mA I2 = V/R = 15.15 mA V2 = 5 V2 = R2(I2) = 4.99 v
I3 = 46,7 mA I3 = V/R = 50 mA V3 = 5 V3 = R3(I3) = 5 v
ANALISIS DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES
Mediante el desarrollo de este laboratorio, pudimos profundizar y
afianzarnos acerca del contenido del curso donde es evidente la
importancia de esta herramienta para nosotros, donde nos
familiarizamos con los pilares fsicos en los que, por un lado, se
sustenta la actual era de la electrnica y las telecomunicaciones y,
por otro, se construye el conocimiento acerca de la ingeniera
aplicada y las nuevas tecnologas. Como se mir en el desarrollo
de esta actividad se observ que la cantidad de energa procesada
en un circuito es igual a la que sale, sea cual sean las
resistencias fijas o variables, los potencimetros, los diodos etc.,
los cuales hacen parte de un todo, con la funcin general de variar
el flujo de electrones, pero se aclaro que la ley de conservacin de
la materia en inviolable. Los clculos matemticos son fundamentales en el anlisis de los
resistores fijos ya que nos permiten asemejar ms claramente su
funcin de controlar o limitar la corriente que fluye a travs de un
circuito elctrico, presentando oposicin al paso de la corriente
elctrica. Cuando tenemos un circuito de resistores en serie, su
clculo se determina mediante la suma de su valor nominal de
cada una de las resistencias; en cambio si tenemos un arreglo de
resistores en serie la condicin cambia ya que debemos hallarlo
tomando el inverso de la suma de los inversos de cada resistor.
PRACTICA 5 MARCO TEORICO CONDENSADOR Bsicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energa en forma de campo elctrico. Est formado por dos armaduras metlicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dielctrico. Va a tener una serie de caractersticas tales como capacidad, tensin de trabajo, tolerancia y polaridad, que deberemos aprender a distinguir. CARACTERSTICAS TCNICAS GENERALES Capacidad nominal.- Es el valor terico esperado al acabar el proceso de fabricacin. Se marca en el cuerpo del componente mediante un cdigo de colores o directamente con su valor numrico. Tolerancia.- Diferencia entre las desviaciones, de capacidad, superiores o inferiores segn el fabricante. Tensin nominal.- Es la tensin que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir deterioro CLASIFICACIN Condensadores fijos Son componentes pasivos de dos terminales. Se clasifican en funcin del material dielctrico y su forma. Pueden ser: de papel, de plstico, cermico, electroltico, de mica, de tntalo, de vidrio, de polister, Estos son los ms utilizados. A continuacin se describir, sin profundizar, las diferencias entre unos y otros, as como sus aplicaciones ms usuales. De papel El dielctrico es de celulosa impregnada con resinas o parafinas. Destaca su reducido volumen y gran estabilidad frente a cambios de temperatura. Tienen la propiedad de autor regeneracin en caso de perforacin. Las armaduras son de aluminio. Se fabrican en capacidades comprendidas entre 1uF y 480uF con tensiones entre 450v y 2,8Kv. Se emplean en electrnica de potencia y energa para acoplamiento, proteccin de impulsos y aplanamiento de ondulaciones en frecuencias no superiores a 50Hz.
Condensador de Aluminio Condensador de plstico bobinado.
De plstico
Sus caractersticas ms importantes son: gran resistencia de aislamiento (lo cual permite conservar la carga gran), volumen reducido y excelente comportamiento a la humedad y a las variaciones de temperatura, adems, tienen la propiedad de autor regeneracin en caso de perforacin en menos de 10s. Los materiales ms utilizados son: poli estireno (styroflex), polister (mylar), poli carbonato (Macrofol) y politetrafluoretileno (tefln). Se fabrican en forma de bobinas o multicapas.
Tambin se conocen como MK. Se fabrican de 1nF a 100mF y tensiones de 25-63-160-220-630v, 0.25-4Kv. Se reconocen por su aspecto rojo, amarillo y azul.
Cermico
Los materiales cermicos son buenos aislantes trmicos y elctricos. El proceso de fabricacin consiste bsicamente en la metalizacin de las dos caras del material cermico. Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y 10000v. Su identificacin se realiza mediante cdigo alfanumrico. Se utilizan en circuitos que necesitan alta estabilidad y bajas prdidas en altas frecuencias.
Condensador cermico de disco Condensador cermico de placa Electroltico
Permiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos. Actualmente existen dos tipos: los de aluminio, y los de tntalo. El fundamento es el mismo: se trata de depositar mediante electrolisis una fina capa aislante. Los condensadores electrolticos deben conectarse respetando su polaridad, que viene indicada en sus terminales, pues de lo contrario se destruira
De mica
Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas, ya que la rigidez dielctrica que presenta es muy elevada. Sobre todo se emplean en circuitos de alta frecuencia. Se utilizan en gamas de capacidades comprendidas entre 5pf y 100000pF. La gama de tensiones para las que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v). Se estn sustituyendo por los de vidrio, de parecidas propiedades y ms barato.
Condensadores variables
Constan de un grupo de armaduras mviles, de tal forma que al girar sobre un eje se aumenta o reduce la superficie de las armaduras metlicas enfrentadas, varindose con ello la capacidad. El dielctrico empleado suele ser el aire, aunque tambin se incluye mica o plstico.
Condensadores ajustables
Denominados tambin trimmers, los tipos ms utilizados son los de mica, aire y cermica.
DIODO
Un diodo es un componente electrnico de dos terminales que permite la
circulacin de la corriente elctrica a travs de l en un solo sentido. Este
trmino generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el ms
comn en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada
a dos terminales elctricos. El diodo de vaco (que actualmente ya no se usa,
excepto para tecnologas de alta potencia) es un tubo de vaco con dos
electrodos: una lmina como nodo, y un ctodo.
De forma simplificada, la curva caracterstica de un diodo (I-V) consta de dos
regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un
circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con
una resistencia elctrica muy pequea. Debido a este comportamiento, se les
suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la
parte negativa de cualquier seal, como paso inicial para convertir una corriente
alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento est basado en los
experimentos de Lee De Forest.
Los primeros diodos eran vlvulas o tubos de vaco, tambin llamados vlvulas termoinicas
constituidos por dos electrodos rodeados de vaco en un tubo de cristal, con un
aspecto similar al de las lmparas incandescentes. El invento fue desarrollado en
1904 por John Ambrose Fleming, empleado de la empresa Marconi, basndose en
observaciones realizadas por Thomas Alva Edison.
TRANSISTOR
El transistor es un dispositivo electrnico semiconductor que cumple funciones de
amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El trmino transistor es la
contraccin en ingls de transfer resistor (resistencia de transferencia).
Actualmente se encuentran prcticamente en todos los aparatos electrnicos de
uso diario: radios, televisores, reproductores de audio y video, relojes de cuarzo,
computadoras, lmparas fluorescentes, tomgrafos, telfonos celulares, etc.
MATERIALES:
Protoboard
Multmetro
Fuente de alimentacin
Dos diodos LED
-
condensadores:
semiconductores: un diodo rectificador y un transistor 2N2222 o 2N3904
cables de conexin
PROCEDIMIENTO:
1. Identifique los componentes electrnicos y el equipo de laboratorio
que utilizar En esta prctica.
2. ALMACENAMIENTO DE ENERGA EN UN CONDENSADOR. Construya el
Siguiente circuito.
3 Conecte los terminales de alimentacin a la fuente y desconctelos despus de algn tiempo. Repita para el otro condensador. Explique lo sucedido.
Al condensador de 470F se coloc a 5 voltios y se observ que se demora para descargar 3 segundos y el condensador de 1000F se demora 7 segundos. Es decir que el condensador guarda la energa en un determinado tiempo y luego se descarga. Notamos que entre ms microfaradio tiene el condensador ms demora en descargarla.
4. FUNCIONAMIENTO DEL DIODO EN CONTINUA. Construya el siguiente circuito.
5 Identifique los terminales del diodo y conctelo en el circuito de tal forma que quede en polarizacin directa. Qu sucede? Explique lo sucedido.
Al realizar esta maniobra Prenden los diodos, lo cual quieres decir que colocando los circuitos de forma directa hay corriente sobre el circuito electrnico
6 Conecte el diodo ahora de tal forma que quede en polarizacin inversa. Qu sucede? Explique lo sucedido.
Al realizar este proceso el diodo no prende por que el circuito se encuentra abierto y la corriente no fluye.
7. TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR. Construya el siguiente circuito.
8. Observe la corriente de entrada (I base) y de salida (I colector) en funcin del brillo en los Leds. El transistor est amplificando la corriente de entrada?
Nos damos cuenta que Brilla ms el led (rojo) ya que el voltaje de la resistencia como la corriente es ms grande.
Voltaje de 200 = 2.69 voltios
Voltaje de 6.5 = 2.51
voltios Voltaje Leds rojo
= 2.31 voltios Voltaje
Leds verde = 2.19 voltios
9. Calcule la ganancia ( ) del transistor.
= Ic / Ib Corriente del colector = 13.07 ma
Corriente base = 0.36 ma
Ganancia = ic_ = 13.O6 ma
= 36.27 B 0.36 ma
BIBLIOGRAFIA
Tllez Acua, F.R. (2008) Modulo de Fsica Electrnica. Bogot: Universidad Nacional Abierta y a Distancia.