UNIVERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LENFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

Nombre: Mara de Lourdes Rosas Daz.Matrcula: 1391246Laboratorio de Circuitos elctricosMaestro: M.C. Marcial Misael Martnez Rodrguez."Prcticas de laboratorio de Circuitos elctricos"Saln: 7000 Gpo: 612 Hora: M4Da: Sbado Fecha: 15/09/2013.Plan: 401

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELCTRICOSPrctica 1. Comprobacin de las leyes de Kirchhoff.Marco tericoPara resolver circuitos que contengan ms de una resistencia y una fuente de voltaje o corriente, en 1847 el fsico alemn Gustav Kirchhoff (1824-1887), postulo dos leyes que llevan su nombre y que se explican a continuacin: La primera ley de Kirchhoff se conoce como la ley de corrientes de Kirchhoff (LCK) y su enunciado es el siguiente: "La suma algebraica de las corrientes que entran o salen de un nodo es igual a cero en todo instante". I=0 I1 + I2 + I3 + ....... + In = 0En los conductores y nodos no se puede acumular carga, ni hay prdidas de energa por calor, la corriente que entra al nodo debe ser la misma que sale.

La segunda ley de Kirchhoff se conoce como la ley de voltajes de Kirchhoff (LVK) y su enunciado es el siguiente: "La suma algebraica de los voltajes alrededor de cualquier lazo (camino cerrado) en un circuito, es igual a cero en todo instante". V = 0 V1 + V2 + V3 + ........ + Vn = 0

Procedimiento1- Armar el circuito

+--++-+-a

III

+-b

-+c

III

d

2- Medir

R1= 330 IR1= 43.3 mA VR1= 14.1 V R2= 330 IR2= 33.2 mA VR2= 10.8 V R3= 680 IR3= -4.8 mA VR3= -3.2 V R4= 330 IR4= 48.2 mA VR4= 15.7 V R5= 680 IR5= 28.4 mA VR5= 19 V

3- Comprobar LVKVelev = Vcada

IeT = eR1+eR4eT = 14.1 V+15.7 V = 29.8 VII eR1+eR3 = eR214.1 V - 3.2 V = eR2 = 10.9 VIIIeR4 = eR3+eR5eR4 = -3.2 V + 19 V = 15.38 V

4- Comprobar LCK Ientrada = Isalida

a IT = IR1 + IR2 IT = 43.3 mA + 33.2 mA = 76.5 mAbIR1 = IR3 + IR4IR1 = - 4.8 mA + 48.2 mA = 43.4 mAcIR5 = IR2 + IR3IR5 = 33.2 mA - 4.8 mA = 28.4 mAd IR3 = IR1 - IR4IR3 = 43.3 mA - 48.2 mA = - 4.9 mA

5- SimulacinCorriente

Voltaje

Conclusiones:El fsico alemn Gustav Kirchhoff establece en la ley de tensiones que la suma de las elevaciones y cadas de tensin en un circuito cerrado es cero. Esta suma se representa asi: V = 0.En cambio, en la ley de corrientes dice que la suma de las corrientes que entran y salen de un nodo es igual a cero, o bien, la suma de corrientes que salen de un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen de se nodo. La suma de las corrientes se representa asi: I = 0.Para saber la direccin de la corriente y calcularla primero se deben de polarizar las resistencias y la fuente de voltaje, y posteriormente hacer los clculos.

Prctica 2. Comprobacin de la ley de OhmMarco tericoLa ley de Ohm dice que: "la intensidad de la corriente elctrica que circula por un conductor elctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo".

Frmula: I=V/REn el Sistema Internacional de Unidades:I = Intensidad en Amperios (A)V = Diferencia de potencial en Voltios (V)R = Resistencia en Ohmios ()La diferencia de potencial del generador "empuja" a moverse a los electrones, pero los cables y los dems elementos del circuito frenan este movimiento.

Procedimiento1- Armar el circuito

+-+-+-+-+-

2- Medir

R1= 680 IR1= 35.7 mA VR1= 23.9 V R2= 680 IR2= 8.8 mA VR2= 5.9 V R3= 330 IR3= 18.1 mA VR3= 5.9 V R4= 680 IR4= 9.7 mA VR4= 5.9 V

3- Comprobar

R1 = VR1/ IR1 = 23.9 V/35.7 mA = 670 R2 = VR2/ IR2 = 5.9 V/8.8 mA = 670 R3 = VR3/ IR3 = 5.9 V/18.1 mA = 325 R4 = VR4/ IR4 = 5.9 V/9.7 mA = 608

4- SimulacinCorriente

Voltaje

Conclusiones:En un generador los electrones viajan desde la terminal positiva, pasan por cada elemento del circuito hasta llegar a la terminal negativa del mismo generador. En algunas ramas fluyen ms rpido y en otras no, esto depende del valor de la resistencia, la cual es una oposicin a dicho flujo.

Prctica 3. Potencia elctricaMarco tericoLa potencia elctrica se define como la cantidad de trabajo realizado por una corriente elctrica.Frmula: P = IVDonde:P = Potencia elctrica en Vatios (W)I = Intensidad en Amperios (A)V = Diferencia de potencial en Voltios (V)

Procedimiento1- Armar el siguiente circuito

+-+-+-+-+-+-

2- MedirR1= 680 IR1= 19.6 mA eR1= 13.2 V R2= 330 IR2= 10.8 mA eR2= 3.5 V R3= 1 k IR3= 3.5 mA eR3= 3.5 V R4= 680 IR4= 5.2 mA eR4= 3.5 V R5= 680 IR5= 19.6 mA eR5= 13.1 V

3- Calcular P = I2R = VR*IRPR1= 0.258 W Psuministrada = PconsumidaPR2= 0.0378 W Psum = ET*IT Pcons = PR1 + PR2 + PR3 + PR4 + PR5 PR3= 0.01225 W IT = VT/RT, Req-1 = (R2-1 + R3-1 + R4-1)-1 = (330 -1 + 1 k -1 + 680 -1) = PR4= 0.0182 W Req-1 = (R2-1 + R3-1 + R4-1)-1 = (330 -1 + 1 k -1 + 680 -1) = 181.78 PR5= 0.2567 WPsuministrada = PconsumidaPsum = ET*IT Pcons = PR1 + PR2 + PR3 + PR4 + PR5 Pcons = 0.258 W + 0.0378 W + 0.01225 W + 0.0182 W + 0.2567 W Pcons = 0.582 W = 582 mW Psum = ET*IT IT = VT/RT, Req-1 = (R2-1 + R3-1 + R4-1)-1 = (330 -1 + 1 k -1 + 680 -1) Req-1 = 181.78 RT = 680 + 181.78 + 680 RT = 1541.78 IT = VT/RT IT = 30 V/1541.78 IT = 0.0194 A Psum = ET*IT = (30 V)(19.4 mA) = 0.582 W = 582 mW

SimulacinCorriente

VoltajeConclusiones:El Vatio (Watt) en el Sistema Internacional de Unidades es la unidad de la potencia elctrica, la cual es producida por unadiferencia de potencialde 1voltioy unacorriente elctricade 1amperio(1voltiamperio). Esta unidad fu nombrada por el ingeniero James Watt.

Prctica 4. Mtodo de corrientes de mallasMarco tericoMtodo de mallasMediante el mtodo de las mallas es posible resolver circuitos con varias mallas y fuentes. Consiste en plantear las corrientes de cada malla como su intensidad por su resistencia y sumar o restar las intensidades por las resistencias relacionadas con mallas adyacentes.1) Se asigna un sentido arbitrario de circulacin de corriente a cada malla (las que se quieren calcular). El sentido no tiene porqu ser el real (de hecho antes de calcularlo no se lo conoce). Si se obtiene como resultado alguna corriente negativa, el sentido real de la misma es al revs del utilizado para esa malla.

2) Se plantea a la suma de las fuentes de cada malla como I por R de la malla y se le restan las ramas comunes con otras mallas. El signo que se les pone a las fuentes depende del sentido de circulacin elegido para la corriente. Si se pasa a travs de la fuente de negativo a positivo con el sentido elegido, se utiliza (+), de lo contrario (-).

Malla 1

Malla 2

+ V2 = I2 (R2 + R3 + R4) I1 (R2) I3 (R4)

Malla 3

- V3 = I3 (R4 + R5) I2 (R4)

3) Los valores de resistencias y de tensiones se conocen, por lo tanto quedan 3 ecuaciones con 3 incgnitas (para 3 mallas interiores) en donde cada incgnita es la corriente de malla. Resolviendo el sistema se obtienen las corrientes. Si se obtiene alguna corriente negativa quiere decir que el sentido real es al revs del elegido.

Procedimiento1- Armar el circuito

+-

IIIIII-++-+-+-

+-

2- MedirR1= 680 IR1= -10.4 mA R2= 1 k IR2= 27.5 mA R3= 330 IR3= 17.1 mA R4= 470 IR4= 30.4 mA R5= 1 k IR5= 20 mA

3- Obtener Ec. de I V = I*R P = I2*R = IVR1 I1 5.86 V 0.0503 W R2 I2 - I1 8.62 V 0.0741 WR3 I3 - I1 2.84 V 0.0244 WR4 I2 4.05 V 0.0348 WR5 I3 8.62 V 0.0741 W

I1 = -10.4 mA I1 = IR1 = -10.4 mA I2 - I1 = -27.5 mA - (-10.4 mA) = -17.1 mA I2 = IR4 = -27.5 mAI3 - I1 = 20 mA - (-10.4 mA) = 30.4 mA I3 = IR5 = 20 mAI2 = -27.5 mAI3 = 20 mART = R1+ R2+ R3+ R4+ R5 = 680 + 1000 + 330 + 470 + 1000 = 3480 VT = 30 VIT = VT/RT = 30 V/3480 = 0.0086 A = 8.6 mA

VR1 = IT * R1 = (0.0086 A)(680 ) = 5.86 VVR2 = IT * R2 = (0.0086 A)(1000 ) = 8.62 VVR3 = IT * R1 = (0.0086 A)(330 ) = 2.84 VVR4 = IT * R4 = (0.0086 A)(470 ) = 4.05 VVR5 = IT * R5 = (0.0086 A)(1000 ) = 8.62 V

Psum = PentPsum = PR1 + PR2 + PR3 + PR4 + PR5 = 0.0503 W + 0.0741 W + 0.0244 W + 0.0348 W + 0.0741 WPsum = 0.257 WPent = IT * VT = (0.0086 A)(30 V) = 0.258 W

4- SimulacinCorriente

Voltaje

ConclusionesComo primer paso se tiene que asignar un sentido de corriente a cada trayectoria cerrada independiente y en el sentido de las manecillas del reloj. El nmero de las ecuaciones necesarias es igual al nmero de dichas trayectorias cerradas escogidas. Tambin se debe de indicar las polaridades de cada resistor de cada malla, tal como se determina por la direccin de la corriente para esa malla. Se asignan signos positivos a las fuentes de fuerza electromotriz que tienen una polaridad tal que la corriente de malla pase de la terminal negativa a la positiva. Se atribuye un signo negativo a los potenciales para los que la polaridad es inversa.

Prctica 5. Mtodo de voltajes de nodosMarco tericoMTODO DE LOS NUDOS

Es un mtodo general de anlisis de circuitos que se basa en determinar los voltajes de todos los nodos del circuito respecto a un nodo de referencia. Conocidos estos voltajes se pueden determinar todas las corrientes que circulan por los distintos elementos del circuito. Si el circuito tiene N nodos se han de determinar (N-1) voltajes de nodo. El nodo de referencia se elige de forma arbitraria, si bien es frecuente elegir el nodo al cual hay conectadas un mayor nmero de ramas o un nodo con una fuente de voltaje. Como nodo de referencia se elegir un nodoprincipal.

Procedimiento:

1. Se buscan los nodos principales.2. Se elige el nodo de referencia.3. Se aplica la LCK a todos los nodos principales menos al de referencia *.4. En las ramas donde hay resistencias se aplica la ley de Ohm para expresar la corriente en funcin de los voltajes de los nodos a los cuales esta conectada. El sistema que se obtiene es simtrico respecto de la diagonal principal. Por tanto el sistema tiene solucin.5. Se resuelve el sistema de ecuaciones para obtener los voltajes de nodo.6. Se calculan los voltajes y corrientes que se piden del circuito.

* Se han de determinar (N-1) voltajes de nodo, por tanto se necesitan (N-1) ecuacioneslinealmente independientes. Si se aplica la LCK a todos los nodos se obtiene un sistema de N ecuaciones y (N-1) incgnitas. El sistema, claramente, es linealmente dependiente. Es necesario estudiar cual es la ecuacin que se ha de eliminar para obtener un sistema linealmente independiente y por tanto resoluble. En el caso general, para cualquier circuito, ello se consigue al eliminar la ecuacin obtenida de aplicar la LCK al nodo de referencia. Si se elimina la ecuacin de otro nodo no ser posible asegurar que el sistema tenga solucin y que sea nica.

Procedimiento

1- Armar el circuito

+-

+-+-

+-+-

+-

2- MedirR1 = 680 e1 = 15.3 V VR1 = 4.2 VR2 = 680 e2 = 29.8 V VR2 = -14.5 VR3 = 680 e3 = 11.1 V VR3 = 18.7 VR4 = 1 k VR4 = 15.3 VR5 = 330 VR5 = 11 V

3- ObtenerEcuacin de voltajeV(medido)I = V/RP = I2*R

R1e1 - e3 = 4.2 VVR1 = 4.2 V6.3 x 10-3 A0.026 W

R2e1 - e2 = -14.5 VVR2 = -14.5 V-21.3 x 10-3 A-0.308 W

R3e2 - e3 = 18.7 VVR3 = 18.7 V27.5 x 10-3 A0.514 W

R4e1 - eR = 15.3 VVR4 = 15.3 V15.3 x 10-3 A0.234 W

R5e3 - eR = 11.1 VVR5 = 11 V33.3 x 10-3 A0.366 W

IT = IR1 + IR2 + IR3 + IR4 + IR5 IT = (4.2 V/680 ) + (-14.5 V/680 ) + (18.7 V/680 ) + (15.3 V/1000 ) + (11 V/330 ) IT = 0.06097 A = 60.9 mAPent = PsumPent = IT*VT = IFuente*VT

Anlisis del nodo 2

iR3iR2e2iF - iR2 - iR3 = 0

iF iF = iR2 + iR3 = 0.00617 A + 0.0213 AiF = 0.02747 A = 27.47 mA

Pent = (0.02747 A)(30 V) = 0.824 WPsum = PR1 + PR2 + PR3 + PR4 + PR5 = 0.026 W - 0.308 W + 0.514 W + 0.234 W + 0.366 W Psum = 0.832 W

4- SimulacinCorriente

Voltaje

Conclusiones:La ecuacin de nodo e1 - e2 es negativa porque la polarizacin de R2 es opuesta. La fuente de voltaje est polarizada en sentido correcto y al pasar el voltaje por R2 se vuelve negativo.Slo se aplica la LCK a los nodos principales menos al de referencia, a ste se le asigna el valor de cero.En un nodo la suma de las corrientes que entran es igual a la suma de las corrientes que salen.