UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ EXTENSIÓN DE CHIRIQUÍ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA LICENCIATURA EN ELECTRÓNICA Y SISTEMAS DE COMUNICACIÓN TEORÍA DE CIRCUITOS II LABORATORIO N° 2 MEDICIÓN DE VOLTAJE Y CORRIENTE EN SERIE Y EN PARALELO AÑO: 2020 LABORATORIO N° 2 MEDICIÓN DE VOLTAJE Y CORRIENTE EN SERIE Y EN PARALELO OBJETIVOS: 1. Aplicar la ley de ohm. 2. Calcular resistencias equivalentes en circuitos en serie y en circuitos en paralelo. 3. Realizar medidas de corriente electrica PRE-LABORATORIO 1. ¿Qué es un circuito eléctrico? Un circuito es una interconexión de componentes eléctricos (como baterías, resistores, inductores, condensadores, interruptores, transistores, entre otros) que transporta corriente eléctrica a través de por lo menos una trayectoria cerrada. 2. ¿Qué son resistores? Se denomina resistencia o resistor al componente eléctrico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico. 3. ¿Qué es un protoboard? Una placa de pruebas o placa de inserción (en inglés protoboard o breadboard) es un tablero con orificios que se encuentran conectados eléctricamente entre sí de manera interna, habitualmente siguiendo patrones de líneas, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el armado y prototipado de circuitos electrónicos y sistemas similares. 4. ¿Qué es un multímetro? Un multímetro, también denominado polímetro o tester, es un instrumento portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas, como corrientes y potenciales (tenciones), o pasivas, como resistencias, capacidades y otras. 5. ¿Qué es corriente eléctrica? La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica que recorre un material. Se debe al movimiento (normalmente electrones) en el interior del mismo. 6. ¿Qué es voltaje? La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. 7. ¿Qué es potencia activa? Es la potencia capaz de transformar la energía eléctrica en trabajo. Los diferentes dispositivos eléctricos existentes convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos y, en consecuencia, cuando se habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar dicha demanda. 8. ¿Qué es amperio (A)? El amperio, ampere o ampére (símbolo A) es la unidad de intensidad de corriente eléctrica. Forma parte de las unidades básicas en el sistema internacional de unidades y recibió ese nombre en honor al matemático y físico francés André Marie Ampére (1775-1836). 9. ¿Qué es inductancia? En electromagnetismo y electrónica, la inductancia (L), es la medida de la oposición a un cambio de corriente de un inductor o bobina que almacena energía en presencia de un campo magnético, y se define como la relación entre el flujo magnético y la intensidad de corriente eléctrica que circula por la bobina y el número de vueltas del devanado. 10. ¿Qué es ohmio? El ohmio u ohm (símbolo Ω) es la unidad derivada de resistencia eléctrica en el sistema internacional de unidades. 11. ¿Cuál es la ley de ohm? La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley básica de los circuitos eléctricos. Establece que la diferencia de potencial V que aplicamos entre los extremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de la corriente que circula por el citado conductor. DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA PRÁCTICA 1. CIRCUITOS DE RESISTENCIAS EN SERIE Dado el siguiente circuito realice los cálculos teóricos para encontrar: a) La resistencia equivalente del circuito. 𝑅𝑒𝑞 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + 𝑅4 + 𝑅5 + 𝑅6 𝑅𝑒𝑞 = 1 𝑘Ω + 2.2 𝑘Ω + 1 𝑘Ω + 1 𝑘Ω + 2.2 𝑘Ω + 1 𝑘Ω 𝑅𝑒𝑞 = 8.4 𝑘Ω b) La corriente a través del circuito. 𝐼= 𝑉 12 𝑉 = = 1.43 𝑚𝐴 𝑅𝑒𝑞 8.4 𝑥 103 Ω c) Calcule el error absoluto. 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 𝐼𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 − 𝐼𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = (1.42 − 1.43)𝑚𝐴 = −0.01 𝑚𝐴 d) Calcule el error porcentual. 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 = | 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 = | 𝐼𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 − 𝐼𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 | ∗ 100 𝐼𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 1.42 − 1.43 | ∗ 100 = 0.70 % 1.43 e) La corriente que pasa por la resistencia R 2 es: 1.43 mA (valor teórico). f) La corriente que pasa por la resistencia R 4 es: 1.43 mA (valor teórico). g) La corriente que pasa por la resistencia R 6 es: 1.43 mA (valor teórico). h) Completar la siguiente tabla de los valores calculados y medidos en el circuito en serie: Punto P1 P2 P3 I calculada (mA) 1.43 1.43 1.43 I medida (mA) 1.42 1.42 1.42 Error (mA) -0.01 -0.01 -0.01 Simulación realizada en el programa Livewire. % de error 0.70 0.70 0.70 2. CIRCUITOS DE RESISTENCIAS EN PARALELO Dado el siguiente circuito realice los cálculos teóricos para encontrar: a) La resistencia equivalente del circuito. 1 1 1 1 = + + 𝑅𝑒𝑞 𝑅1 𝑅2 𝑅3 1 1 1 1 = + + 𝑅𝑒𝑞 1 𝑘Ω 2.2 𝑘Ω 1 𝑘Ω 1 = 2.45 𝑘Ω−1 𝑅𝑒𝑞 𝑅𝑒𝑞 = 1 = 0.41 𝑘Ω 2.45 𝑘Ω−1 b) La corriente a través del circuito. 𝐼= 𝑉 12 𝑉 = = 29.27 𝑚𝐴 𝑅𝑒𝑞 0.41 𝑥 103 Ω c) Calcule el error absoluto de todo el circuito. 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 𝐼𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 − 𝐼𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = (29.37 − 29.27)𝑚𝐴 = 0.1 𝑚𝐴 d) Calcule el error porcentual del circuito. 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 = | 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 = | 𝐼𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 − 𝐼𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 | ∗ 100 𝐼𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 29.37 − 29.27 | ∗ 100 = 0.34 % 29.27 e) Completar la siguiente tabla de los valores calculados y medidos en el circuito en paralelo: 𝐼𝑝1 = 𝐼𝑝2 = 𝐼𝑝3 = Punto P1 P2 P3 P4 I calculada (mA) 29.27 12.0 5.45 12.0 𝑉 12 𝑉 = = 12.0 𝑚𝐴 𝑅1 1 𝑥 103 Ω 𝑉 12 𝑉 = = 5.45 𝑚𝐴 𝑅2 2.2 𝑥 103 Ω 𝑉 12 𝑉 = = 12.0 𝑚𝐴 𝑅3 1 𝑥 103 Ω I medida (mA) 29.37 11.96 5.44 11.96 Error (mA) 0.1 - 0.04 - 0.01 - 0.04 Simulación realizada en el programa Livewire. % de error 0.34 0.33 0.18 0.33 3. VALORES CALCULADOS DE LOS CIRCUITOS EN SERIE Y PARALELO. Circuito En serie En paralelo Resistencia R1 R2 R3 R4 R5 R6 Req R1 R2 R3 Req Voltaje (V) V = IR (1.43 mA)(1 kΩ) = 1.43 (1.43 mA)(2.2 kΩ) = 3.15 (1.43 mA)(1 kΩ) = 1.43 (1.43 mA)(1 kΩ) = 1.43 (1.43 mA)(2.2 kΩ) = 3.15 (1.43 mA)(1 kΩ) = 1.43 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 Corriente (mA) 1.43 1.43 1.43 1.43 1.43 1.43 1.43 12.0 5.45 12.0 29.27 Potencia (mW) P = VI 2.04 4.50 2.04 2.04 4.50 2.04 17.2 144.0 65.4 144.0 351.2 4. ANÁLISIS DE RESULTADOS Según la previa simulación y montaje de los circuitos responder las siguientes preguntas: a) ¿Qué relación encuentra entre los valores de corriente y voltaje medidos y los valores calculados? Claramente, al hacer la respectiva medición se encontrará una variación lo que permite decir que, sin importar cómo sea el proceso de medición, siempre se encontrará un porcentaje de error por general mínima. b) Si hay alguna diferencia ¿a qué se debe está? En toda medición siempre va a haber una diferencia, esto se deben a los errores que no se pueden controlar solo minimizar con los errores aleatorios. c) ¿Qué diferencia encuentra en el comportamiento de las corrientes y voltajes entre un circuito resistivo en serie y un circuito resistivo en paralelo? Se observa claramente lo que se explica en la teoría que los circuitos en serie el voltaje varía entre las resistencias y se mantiene constante la corriente, caso que no ocurre en los circuitos en serie cuyo valor de voltaje se mantiene constante y la corriente varía en cada elemento resistivo. 5. CONCLUSION Tanto en los circuitos en serie y en paralelo podemos aplicar claramente y ver como se cumple la ley de ohm, las mediciones realizadas en el simulador y las calculadas coinciden en que el voltaje es proporcional a la corriente eléctrica y el cual se le introduce el factor de proporcionalidad que son las resistencias. Las mediciones comparadas con los resultados calculados tienen un margen de error, estos errores se les pueden atribuir a errores sistemáticos o errores aleatorios y se pueden minimizar realizando buenas prácticas de lecturas y utilizando equipos precisos o de mejor calidad en la medición. 6. REFERENCIAS Resistores, Desconocido (2003, julio 28) [En línea]. Disponible en: http://www.ing.unp.edu.ar/electronica/asignaturas/ee016/tutoriales/resistores/resistor es.htm Uso de la protoboard, Unicrom (2012) http://www.unicrom.com/tut_protoboard.asp Universidad Michoacana de San Nicolás De Hidalgo. (s.f). Ley de Ohm. [En línea]. Disponible en: http://dieumsnh.qfb.umich.mx/ELECTRO/ley%20de%200hm.htm Moreno M. A. (2009). Multímetro. [En línea]. Disponible en: http://40096multimetromamoreno.blogspot.com/2009/02/tipos-de-multimetro.html Diccionario de Electricidad, [En línea] http://www.academatica.com/introduccionacircuitos-electricos-voltaje-corriente-y-resistencia-ley-de-ohm/#ixzz3k7LEW0pR [En Línea]. Disponible en:
