Labo Final

LEYES DE KIRCHOFF Y RECONOCIMIENTO DE INSTRUMENTOS DE LABORATORIO

UNI - FIMNDICE

I. INTRODUCCIN1

II. OBJETIVOS.2

III. MARCO TEORICO.2

IV. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS..5

V. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO...7

VI. RESULTADOS Y DISCUSIN.8

VII. CUESTIONARIO11

VIII. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES...18

IX. BIBLIOGRAFA...19

X. HOJA DE DATOS...20

I. INTRODUCCIN

Para comenzar nuestro ensayos en Laboratorio de Circuitos Elctricos necesitamos saber previamente que es un circuito elctrico, qu entendemos por su anlisis, con qu cantidades se relaciona, en que unidades se miden esas cantidades y las definiciones y convenciones usadas en la teora de circuitos.

Tambin es indispensable para obtener valores tanto de resistencia, corriente y voltaje, para utilizamos instrumentos como el Multimetro que nos midan estas cantidades de forma fcil y segura.

En este laboratorio se dar una informacin previa de circuitos, leyes que gobiernan los circuitos e instrumentos, los cuales siempre utilizaran en los laboratorios de circuitos elctricos y en el campo profesional.

II. OBJETIVOS:

Reconocimientos de equipos, instrumentos y componentes que se usan en el laboratorio de circuitos elctricos, aprender la utilidad que estos tienen en campo de los circuitos elctricos.

Comprobar las leyes de Kirchhoff atravez de experiencias con circuitos reales.

III. MARCO TEORICO:

MULTIMETROUnmultmetro, tambin denominadopolmetro, testeromultitester, es un instrumento elctrico porttil para medir directamente magnitudes elctricas activas comocorrientesypotenciales(tensiones) o pasivas comoresistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios mrgenes de medida cada una. Los hay analgicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya funcin es la misma (con alguna variante aadida).

FUENTE DE ALIMENTACIONEn electrnica, unafuente de alimentacines un dispositivo que convierte latensin alternade la red de suministro, en una o varias tensiones, prcticamentecontinuas, que alimentan los distintos circuitos delaparato electrnicoal que se conecta (ordenador,televisor, impresora,router, etc.).

Las fuentes de alimentacin, para dispositivos electrnicos, pueden clasificarse bsicamente como fuentes de alimentaciones lineales y conmutadas. Las lineales tienen un diseo relativamente simple, que puede llegar a ser ms complejo cuanto mayor es lacorrienteque deben suministrar, sin embargo su regulacin de tensin es pocoeficiente. Una fuente conmutada, de la misma potencia que una lineal, ser ms pequea y normalmente ms eficiente pero ser ms compleja y por tanto ms susceptible a averas.

RESISTENCIA DE CARBONHay dos tipos de resistencias fijas de carbn, las aglomeradas y las de capa o pelcula. En las aglomeradas, el elemento resistivo es una masa homognea de carbn, mezclada con un elemento aglutinante y fuertemente prensada en forma cilndrica. Los terminales se insertan en la masa resistiva y el conjunto se recubre con una resina aislante de alta disipacin trmica.

Existe otro mtodo de fabricacin de las resistencias de carbn que consiste en recubrir un tubo o cilindro de porcelana con una capa o pelcula de carbn, o haciendo una ranura en espiral sobre la porcelana y recubrindola luego con la pelcula de carbn, quedando parecida a una bobina. Estas son las resistencias de bajo voltaje.

LEYES DE KIRCHHOFFLasleyes de Kirchhoffson dosigualdadesque se basan en laconservacin de la energay la carga en loscircuitos elctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 porGustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas eningeniera elctrica.

Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de lasecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedi aMaxwelly gracias aGeorg Ohmsu trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas eningeniera elctricapara hallarcorrientesytensionesen cualquier punto de uncircuito elctrico.

1ra Ley o Ley de corrientes de Kirchhoff:Esta ley tambin es llamadaley de nodos o primera ley de Kirchhoffy es comn que se use la siglaLCKpara referirse a esta ley. La ley de corrientes de Kirchhoff nos dice que:

En cualquier nodo, la suma de la corriente que entra en ese nodo es igual a la suma de la corriente que sale. De igual forma, La suma algebraica de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.

2da Ley o Ley de Tensiones de Kirchhoff:Esta ley es llamada tambinSegunda ley de Kirchhoff, ley de lazos de Kirchhoffy es comn que se use la siglaLVKpara referirse a esta ley.

En toda malla la suma de todas las cadas de tensin es igual a la tensin total suministrada. De forma equivalente, En toda malla la suma algebraica de las diferencias de potencial elctrico es igual a cero.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS

VOLTIMETRO

FUENTE DE ALIMENTACION

CABLES DE CONECCION

MODULO DE RESISTENCIAS

IV. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

1. Implementar el circuito mostrado en las figuras anteriores otro circuito que indique el profesor, previa medicin de las resistencias de los resistores (no conectar fuente):

2. Conectar la fuente y seleccionar un voltaje de 20 voltios otro voltaje que indique el profesor o que le asigne Ud.

3. Medir con el multmetro las corrientes y voltaje en cada resistencia tomando en consideracin el sentido y polaridad de los mismos.

4. Al finalizar la experiencia medir otra vez la resistencia de los resistores.

5. Medir la resistencia equivalente de cada circuito implementado.

6. Calcular con los datos experimentales de tensin y corriente en cada elemento del circuito su potencia correspondiente y elaborar su balance de potencia de elementos activos y pasivos del circuito correspondiente. PRIMER CIRCUITO:

Tabla N1Valores de resistencias nominales y reales

Valor Terico(k)Valor Real(k)

R136.0836.1

R221,421.5

R30.9860.986

R481.481.7

R54.995.01

VALORES EXPERIMENTALES

Tabla N2Valores de resistencias, voltajes y corrientes medidos por instrumento (multmetro)Resistencias (K)Voltaje (V)Corriente (mA)Potencia (mW)

R136.116,950,469527,958518

R221.58,090,376273,044097

R30.9860,0910,092290,008398

R481.77,530,092160.694013

R55.010,4630,0924150,042788

SEGUNDO CIRCUITO



R136.0836.1

R221,421.5

R30.9860.986

R481.481.7

R5(pot)9595


Tabla N6Valores de resistencias, voltajes y corrientes medidos por instrumento (multmetro)

Resistencias (K)Voltaje (V)Corriente (uA)Potencia (uW)

R136.10.2216.12181.3529178

R221.50.1316.09300.798183

R30.9860.352356.997125.66294

R481.729.91366.09510949.901

R5(pot)950.3533.715781.311670

TERCER CIRCUITO



R136.0836.1

R221,421.5

R30.9860.986

R481.481.7

R55.015

r6(pot)00.0022


Tabla N10Valores de resistencias, voltajes y corrientes medidos por instrumento (multmetro)

Resistencias (K)Voltaje (V)Corriente (mA)Potencia (mW)

R136.124.430.67673116.53254

R221.50.5290.0246040.01301

R30.9860.6440.6531440.42064

R481.70.1150.0014070.00016

R550.1170.023450.00273

r6(pot)0.00220.00170.7727270.00313

V. CUESTIONARIO:

I. Hacer un diagrama del circuito usado en una hoja completa, indicando sentidos de corrientes y polaridad de voltaje pedidos, as como los valores de las resistencias utilizadas.

Circuito NO1:

Circuito No2:Circuito No3:

II. Con los valores medidos de tensin, comprobar la Ley de voltajes en cada malla haciendo notar el error en las mediciones.

Circuito NO1:Resistencias (K)Voltaje Terico (V)Voltaje Experimental (V)Error AbsolutoError Relativo (%)

R136.116,91116,950.0390.2306

R221.58,0898,090.0010.0123

R30.9860.0900,0900

R481.77,5367,530.0060.0796

R55.010,4620,4630.0010.216

Circuito No2:Resistencias (K)Voltaje Terico (V)Voltaje Experimental (V)Error AbsolutoError Relativo (%)

R136.10.218880.2210.002120.968

R221.50.130310.1310.000695.295

R30.9860.349240.3520.002760.079

R481.729.9129.9100

R5(pot)950.349240.3530.003761.076

Circuito No3:

Resistencias (K)Voltaje Terico (V)Voltaje Experimental (V)Error AbsolutoError Relativo (%)

R136.129.4824.435.0517.130

R221.50.6370.5290.1086.8796

R30.9860.7750.6440.13110.152

R481.70.13890.1150.023917.20

R550.14060.117-0.023616.785

r6(pot)0.00220.00170.001700

III. Verificar de igual forma la Ley de Corrientes en cada nodo haciendo notar el error en las mediciones.

De la experiencia se pudo recoger los siguientes datos: Para el primer circuito

Resistencias (K)Corriente Terico (mA)Corriente Experimental (mA)Error AbsolutoError Relativo (%)

R136.10,468460,469520.0010.2134

R221.50,376220,376270.000050.0132

R30.9860,092240,092290,083018.99457

R481.70,092240,092160.00080.0867

R55.010,092240,0924150.0001750.1897

Para el nodo 1 se verifica la ley de corrientes ya que sale I1=0.46952 mA y entra I2 + I5 = 0.37627 0.09415 = 0.28212 mA. Se observa que hay un error el cual es: Error = * 100% = 0.9025%. En el nodo 2 se observa que las corrientes que salen son:I2=0.37627 mA = 0.37627 mA y entra I1+ I3 = 0.46952 mA + 0.09229 mA Se observa que hay un pequeo error el cual es: Error = * 100% = 1.6717%. Para el segundo circuito

Resistencias (K)Corriente Terico (mA)Corriente Experimental (mA)Error AbsolutoError Relativo (%)

R136.16.0636.12180.05880.96981

R221.56.0636.09300.030.49480

R30.986356.37356.9970.6270.17594

R481.7366.11366.095-0.0150.00409

R5(pot)953.6763.715780.03971.08215

En el nodo 1 se observa que la corriente que sale es:I1=6.1218 mA y entra I2 =6.093 mA. Se observa que hay un pequeo error el cual es: Error = * 100% = 0.2673%. En el nodo 2 se observa que las corrientes que salen son:Iv+ I2 +I3 = 6.095 mA + 6.093 mA +356.997 mA = 368.25 mA y entra I4=366.095 mA.Se observa que hay un pequeo error el cual es: Error = * 100% = 0.829%.

Para el tercer circuitoResistencias (K)Corriente Terico (mA)Corriente Experimental (mA)Error AbsolutoError Relativo (%)

R136.10.817130.6767310.14039917.1819

R221.50.029780.0246040.00574019.2746

R30.9860.787340.6531440.00113.4196

R481.70.001700.0014070.00029317.2352

R550.028080.02345-0.0046316.4886

r6(pot)0.00220.789050.7727270.016332.06869

En el nodo 1 se observa que la corriente que sale es:I1 = 0.676 mA y entra Iv + I5 =0.02464 mA + 0.7727 mASe observa que hay un pequeo error el cual es: Error = * 100% = 0.5309%.En el nodo 2 se observa que las corrientes que salen son:I2+ I3=0.0246 mA + 0.6531 mA = 0.6731mA y entra I1=0.676 mA.Se observa que hay un pequeo error el cual es: Error = * 100% = 1.0619%.En el nodo 3 se observa que las corrientes que salen son:I2+ I4=0.0246 mA + 0.0014 mA = 0.0254 mA y entra I5=0.02345 mA.Se observa que hay un pequeo error el cual es: Error = * 100% = 4.3478%.

IV. Explicar algunas justificaciones de los errores para los pasos anteriores.

Primera justificacin del error es que estamos utilizando dispositivos reales en los cuales siempre hay un error en la medicin, Segunda justificacin del error es que usamos cables cuya resistencia no conocemos y al momento de conectar al circuito hacen una resistencia adicional en la cual los valores de corrientes y voltajes ya no son los mismos.

V. Con las resistencias medidas, solucionar el circuito en forma terica, indicando las tensiones y corrientes en cada elemento en un diagrama similar al punto 1.

Circuito NO1:

Circuito No2:

Circuito No3:

VI.

VI. Comparar los valores tericos y experimentales, indicando el error absoluto y relativo porcentual, comentando:

CIRCUITO 1:


R136.116,91116,950.0390.2306

R221.58,0898,090.0010.0123

R30.9860.0900,0900

R481.77,5367,530.0060.0796

R55.010,4620,4630.0010.216

CIRCUITO 2:


R136.10.218880.2210.002120.968

R221.50.130310.1310.000695.295

R30.9860.349240.3520.002760.079

R481.729.9129.9100

R5(pot)950.349240.3530.003761.076

CIRCUITO 3:


R136.129.4824.435.0517.130

R221.50.6370.5290.1086.8796

R30.9860.7750.6440.13110.152

R481.70.13890.1150.023917.20

R550.14060.117-0.023616.785

r6(pot)0.00220.00170.001700

Mediante la experiencia de laboratorio obtuvimos los valores reales de voltaje en cada resistencia de cada uno de los circuitos implementados para la realizacin del experimento. Sin embargo para efectuar el clculo de los errores necesitamos comparar estos valores con otros, por lo que nos vimos en la necesidad de resolver cada circuito y hallar los valores tericos de los voltajes en las resistencias.Una vez hallados los voltajes tericos los comparamos con los reales, observando que en los circuitos los errores son muy pequeos posiblemente porque se implement el circuito de manera adecuada. Por otra parte los errores en algunos casos son realmente significativos, debido probablemente a alguna mala conexin o a un mal uso del multmetro.VII. Comentar sobre las posibles fuentes de error y observaciones sobre la experiencia realizada.

En la experiencia realizada hay varias fuentes de error como las condiciones ambientales, metodologa de la medicin, precisin limitada del experimentador, etc.De todas ellas la principal fuente de error viene dada por los materiales proporcionados por el laboratorio, estos son las son los siguientes y sus posibles causas:Multmetro: Este dispositivocontiene resistenciay elementos que cuya finalidad de prdida es mnima pero no cero. Por otra parte tambin est el factor tiempo de antigedad que vendra a hacer que los errores sean mayoresFuente DC: El error proporcionado por la fuente vendra a ser por el mismo hecho de la mala calibracin de la salida de voltaje el cual no llega a ser exacto puesto quese evidencia en lapantalla analgicadel equipo como este valor no permanece esttico una vezregulado.

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

Se ha comprobado por la experiencia en el laboratorio que las leyes de Kirchhoff se cumplen en todo circuito elctrico.

Se comprob la gran exactitud en los valores medidos por el Multimetro.

Tambin se comprob que los cables de conexin son conductores casi ideales ya que casi no existe perdidas en el sistema elctrico.

Tambin usando el Multimetro y el cdigo de colores verificamos los valores de cada resistencia de carbn de modulo, se comprob que los valores coincidan.

Se comprob tambin de las tablas hechas que los errores en la medicin de la resistencia, voltaje, corriente en cada elemento son muy bajos y casi despreciables.

El cambio de resistencias en los 1 y 2 con el circuito 3 se debe a que cambiamos la caja de resistores dado que la resistencia variable estuvo fallando.

En algunos casos los cables estaban en mal estado por ello los clculos pudieron variar

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