UNIVERSIDAD DE TARAPAC

ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERA MECNICA

LABORATORIO: CLCULOS DE RESISTENCIA, CORRIENTE Y VOLTAJE EN CIRCUITOS EN SERIE, PARALELO Y SERIE-PARALELO

Autor: Ral Corrales Flores

Carrera: Ingeniera Mecatrnica

Profesor: Bernardo Barraza

Informe 1er Laboratorio Sistemas Digitales

ARICA, 30 de Abril 2014

16

PREPARADO POR: Ral Corrales Flores

TABLA DE CONTENIDOSI. Resumen Terico3-8

II. Equipos e Instrumentos9-10

III. Procedimiento de Lab. y resultados11-15

Circuito en Serie11Circuito en Paralelo13Circuito Serie-Paralelo15

IV. Conclusin16

Resumen Terico

Se denomina resistencia o resistor al componente electrnico diseado para introducir una resistencia elctrica determinada entre dos puntos de un circuito.

La corriente mxima de una resistencia viene condicionada por la mxima potencia que puede disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del dimetro sin que sea necesaria otra indicacin. Los valores ms corrientes son 0.25 W, 0.5 W y 1 W.

Tipos de resistores

Los resistores se clasifican en dos grandes grupos, el grupo de los resistores fijos y el grupo de los resistores variables, cada uno de estos grupos se divide en otros grupos ms pequeos segn las caractersticas fsicas de los resistores.

Resistores fijos

Los resistores fijos tienen dos contactos entre los cuales existe una resistencia fija, los resistores fijos se dividen en resistores de carbn y resistores metlicos.

Resistores de carbn

Los resistores de carbn estn construidos con carbn o grafito y son los ms utilizados. Hay dos tipos de resistores de carbn, los resistores aglomerados y resistores de capa de carbn.

Resistores aglomerados

Los resistores aglomerados se construyen con carbn, resina aglomerante y material aislante. Sus principales caractersticas son:

Robustez mecnica y elctrica

Elevado nivel de ruido

Resistores de capa de carbn

Los resistores de capa de carbn se construyen mediante la deposicin de una capa de carbn sobre una superficie cilndrica de material vtreo cermico. Sus principales caractersticas son:

Bajo nivel de ruido

Resistores metlicos

Los resistores metlicos se construyen con metal, xidos metlicos, o aleaciones metlicas. Hay tres tipos de resistores metlicos, los resistores de capa metlica, los resistores de pelcula metlica y los resistores bobinados.

Resistores de capa metlica

Los resistores de capa metlica se construyen mediante la deposicin de xidos de estao y antimonio entre otros materiales sobre un soporte de vidrio o porcelana. Sus principales caractersticas son:

Tolerancias reducidas

Bajo coeficiente de temperatura

Muy bajo nivel de ruido

Debido a estas caractersticas, este tipo de resistencias se usan en aplicaciones muy exigentes.

Resistores de pelcula metlica

Los resistores de pelcula metlica se construyen con metal o aleaciones metlicas. Sus principales caractersticas son:

Posibilidad de integracin de redes de resistores.

Resistores bobinados

Los resistores bobinados estn construidos con hilo de metal o de una aleacin metlica bobinado en torno a un ncleo cermico o vtreo. Sus principales caractersticas son:

Inductancia parsita elevada

Muy bajo nivel de ruido

Resistores variables

Los resistores variables tienen tres contactos, dos de ellos estn conectados en los extremos de la superficie resistiva y el otro est conectado a un cursor que se puede mover a lo largo de la superficie resistiva.

Resistores variables de capa

Resistores de capa de carbn

Resistores de capa metlica

Resistores de capa tipo cermet

Resistores variables bobinados

Resistores de pequea disipacin

Resistores bobinados deguiton

Resistores bobinados de precisin

Cdigo de colores

Los resistores fijos de potencia pequea, empleados en circuitos electrnicos, van rotuladas con un cdigo de franjas de colores. Para caracterizar una resistencia hacen falta tres valores: resistencia elctrica, disipacin mxima y precisin.

Estos datos se indican con un conjunto de tres, cuatro o cinco rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Se leen de izquierda a derecha dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha. La raya de tolerancia indica la precisin. De las restantes, la ltima es el multiplicador y las otras las cifras.

Tabla del cdigo de colores:

La siguiente tabla muestra los colores usados para identificar los valores en los resistores:

Color de la banda

Valor de la 1cifra significativa

Valor de la 2cifra significativa

Multiplicador

Tolerancia

Coeficiente de temperatura

Negro

-

0

1

-

-

Marrn

1

1

10

1%

100ppm/C

Rojo

2

2

100

2%

50ppm/C

Naranja

3

3

1 000

-

15ppm/C

Amarillo

4

4

10 000

4%

25ppm/C

Verde

5

5

100 000

0,5%

-

Azul

6

6

1 000 000

0,25%

10ppm/C

Violeta

7

7

-

0,1%

5ppm/C

Gris

8

8

-

-

-

Blanco

9

9

-

-

1ppm/C

Dorado

-

-

0,1

5%

-

Plateado

-

-

0,01

10%

-

Ninguno

-

-

-

20%

-

Para identificar el valor de las resistencias se usa el llamado cdigo de colores. Un resistor tiene un cuerpo cilndrico de uno a dos centmetros de longitud, con un segmento de alambre a cada lado. En su superficie tiene tres o cuatro bandas de colores, igualmente espaciadas, ms cercanas a uno de los extremos. Las dos primeras bandas de izquierda a derecha corresponden a los dos primeros dgitos del valor de la resistencia. La tercera banda es la potencia de 10 por la cual debe multiplicarse los dos dgitos mencionados. La cuarta banda representa la tolerancia en el valor de la resistencia.

-La primera banda representa la primera cifra del valor de la resistencia que estar comprendido entre el 0 (negro) y el 9 (blanco).

-La segunda banda representa la segunda cifra del valor de la resistencia que estar comprendido entre el 0 (negro) y el 9 (blanco).

-La tercera banda representa el valor por el que hay que multiplicar las dos cifras anteriores.

-La cuarta banda representa la tolerancia (variacin admitida).

-Las tolerancias de las resistencias de 5%, son identificadas con una banda dorada y la de 10%, con una plateada.

Ley de Ohm:

Donde:

CONEXIN SERIE

Dos o ms resistencias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, todas ellas son recorridas por la misma corriente. El esquema de conexin de resistencias en serie se muestra as:

Resistencias conectadas en serie

CONEXIN PARALELO

Dos o ms resistencias se encuentran en paralelo cuando tienen dos terminales comunes de modo que al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, UAB, todas la resistencias tienen la misma cada de tensin, UAB. Una conexin en paralelo se muestra de la siguiente manera:

Resistencias conectadas en paralelo

RESISTENCIAS EN SERIE Y DIVISOR DE VOLTAJE

El divisor de voltaje es una herramienta fundamental utilizada cuando se desean conocer voltajes de resistencias especficas, cuando se conoce el voltaje total que hay en dos resistencias. Es necesario considerar que el divisor de voltaje funciona para analizar dos resistencias, y que si se quieren determinar voltajes de ms de dos resistencias utilizando el divisor de voltaje, deber hacerse sumando resistencias aplicando paso a paso el divisor de voltaje de dos en dos, hasta llegar al nmero total de resistencias. Esto es muy til porque en muchas ocasiones no es posible aplicar la Ley de Ohm debido a que slo se tiene el valor de las resistencias, pero no se conoce el voltaje. Es entonces que se aplica el divisor de voltaje, con las siguientes frmulas y de acuerdo al esquema mostrado a continuacin:

CONEXIN SERIE PARALELO

En una conexin serie paralelo se pueden encontrar conjuntos de resistencias en serie con conjuntos de resistencias en paralelo, como se muestra a continuacin:

Resistencias conectadas en serie paralelo

Equipos e Instrumentos

MULTIMETRO:

Es un instrumento elctrico para medir directamente magnitudes elctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios mrgenes de medida cada una.

FUENTE ALIMENTADOR:

En electricidad se entiende por fuente al elemento activo que es capaz de generar una diferencia de potencial (d. d. p.) entre sus bornes o proporcionar una corriente elctrica.

CABLES:

Para conectar el multmetro con las resistencias en el protoboard

RESISTENCIAS FIJAS:

La resistencia elctrica de un objeto es una medida de su oposicin al paso de corriente.

PROTOBOARD:

Una placa de pruebas, tambin conocida como protoboard o breadboard, es una placa de uso genrico reutilizable o semipermanente, usado para construir prototipos de circuitos electrnicos.

Procedimiento de laboratorio y resultados

CIRCUITO SERIE

Cuando un grupo de resistencias se conecta como en la figura 1, por todas ellas fluye la misma corriente y se dice que las resistencias estn conectadas en serie.

Figura 1

PROCEDIMIENTO

1. Alambrar el circuito de la figura.

2. Pedir revisin.

3. Tomar lecturas de voltaje y resistencia, anotndolas en la tabla de la figura 1.

Datos

R1

R2

R3

Re

V1

V2

V3

E

I1

I2

I3

I

Tericos

2200

1000

470

3670

8,976

4.08

1.917

15

0.00408

0.00408

0.00408

0.00408

Experi-

mentales

2175

1003

465

3642

8,917

4.103

1.899

14,92

0.005

0.004

0.004

.004

PREGUNTAS

Cmo son entre s los valores de la corriente en los diferentes elementos de un circuito serie?

Los valores de la corriente son los mismos para cualquier resistencia por la razn que se est trabajando con un circuito conectado en serie, donde siempre se cumple que la corriente es la misma para cada uno de los elementos del circuito.

Interviene en el valor de la corriente, la posicin relativa de las resistencias?

S ,porque si la posicin relativa de las resistencias fuera una conexin en paralelo, el valor de la corriente no sera el mismo para cada resistencia, pero debido a que la posicin relativa de cada resistencia se encuentra con una conexin en serie, los valores de la corriente son los mismos para cada resistencia, por lo cual se concluye que la posicin relativa de las resistencias S interviene en el valor de la corriente.

Compare la fuerza electromotriz aplicada con la suma de las cadas de potencial en las tres resistencias R1, R2, R3.

La fuerza electromotriz aplicada o el voltaje aplicado por la fuente fue de 15V, y es precisamente la suma de las cadas de potencial en las tres resistencias, es decir que al sumar los voltajes que hay en las resistencias 1, 2 y 3, se obtiene el valor de 15V, de esta manera: (8,976 + 4,08 + 1,917)V = 15V.

Cul resistencia produjo mayor cada de potencial?

La resistencia 1, que era la que tena mayor nmero de ohmios (2200), fue precisamente la que produjo mayor voltaje o mayor cada de potencial, ya que se registran 8,976V en esa resistencia, lo cual equivale al 59,84% del voltaje total (15V) que fue suministrado para el circuito.

Cmo se calcula la cada de potencial en una resistencia de forma terica y experimental?

Experimentalmente, esto lo calculamos con el tester, colocando sus terminales positiva y negativa correctamente sobre los alambres laterales de la resistencia. De forma terica, esto se logra utilizando el divisor de voltaje, sabiendo que esta conexin era en serie. El divisor de voltaje es explicado en el resumen terico de este documento.

Calcular de forma experimental el voltaje y la corriente en cada elemento del circuito.

Esto se hizo utilizando el protoboard, alambres para hacer las conexiones, la fuente de voltaje y el tester. Los valores obtenidos son los que se muestran en la Tabla.

Los valores de corriente y voltaje calculados en el paso anterior, coinciden con los correspondientes valores tericos calculados?

S coinciden, pues experimentalmente se realizaron las conexiones en serie para las resistencias tal como se indica en el diagrama de la Figura 1 de esta prctica, y con el tester se midieron voltajes y corrientes en cada una de las tres resistencias del circuito, y son valores muy cercanos a los obtenidos haciendo los clculos tericos.

CIRCUITO PARALELO

Se dice que dos o ms resistencias estn en paralelo cuando sus terminales estn conectadas entre s formando nodos elctricos como se muestra en la figura 2.

PROCEDIMIENTO

1. Alambrar el circuito de la figura 3.

2. Pedir revisin.

3. Tomar lecturas de voltaje y resistencia, anotndolas en la tabla de la figura 2 y 3.

Figura 3

Datos

R1

R2

R3

Re

V1

V2

V3

E

I1

I2

I3

I

Tericos

2200

1000

470

279,15

10

10

10

10

0,00454

0,01

0,021

0,03554

Experimentales

2200

1003

465

278

9,922

9,922

9,992

9,922

0,00457

0,01

0,0218

0.03637

PREGUNTAS

Calcular tericamente el voltaje y la corriente en cada elemento del circuito.

Se contaba inicialmente slo con el valor del voltaje de la fuente y el valor de cada resistencia, que fue obtenido a travs del cdigo de colores para resistencias. Sabiendo que la conexin era en paralelo, el voltaje para cada resistencia por tanto fue el mismo que el de la fuente: 10V. Finalmente se utiliz la Ley de Ohm para encontrar la corriente en cada resistencia, y as se completaron los datos tericos para la Tabla .

Con los datos obtenidos en el paso anterior, compruebe las siguientes ecuaciones:

I = I1 + I2 + I3

E = V1 + V2 + V3

Para realizar esta comprobacin, se sustituyen en las ecuaciones que se quieren comprobar, los valores obtenidos en la prctica:

I = I1 + I2 + I3 (0.03554A) = (0.00454A) + (0.001A) + (0.021A)

I = E / Re (0.03582A) = (10V) / (279,15)

Con lo anterior se observa que en una conexin en paralelo, la corriente total es la suma aritmtica de las corrientes en cada una de las resistencias. Tambin se observa la veracidad y utilidad de la Ley de Ohm.

Calcular de forma experimental el voltaje y la corriente en cada elemento del circuito.

Este proceso se realiz utilizando el protoboard, alambres para hacer las conexiones, la fuente de voltaje y el tester. Los valores obtenidos son los que se muestran en la Tabla.

Los valores de corriente y voltaje calculados en el paso anterior, coinciden con los correspondientes valores tericos calculados?

S coinciden, debido a que experimentalmente se realizaron las conexiones en paralelo para las resistencias tal como se indica en el diagrama de las Figuras de esta prctica, y con el tester se midieron voltajes y corrientes en cada una de las tres resistencias del circuito, y son valores muy cercanos a los obtenidos haciendo los clculos tericos.

CIRCUITO SERIE PARALELO

PROCEDIMIENTO

1. Alambrar el circuito de la figura 4.

2. Pedir revisin.

3. Tomar lecturas de voltaje y resistencia, anotndolas en la tabla de la figura 4.

4. Calcular el voltaje y la corriente en cada elemento del circuito.

Figura 4

Datos

R1

R2

R3

Re

V1

V2

V3

E

I1

I2

I3

I

Tericos

2200

1000

470

2519,73

8.53

1,27

1,27

10

0.00397

0.00127

0.0027

0.00397

Experimentales

2003

1003

465

2499

8.76

1,29

1,29

10,05

0.004

0.00126

0.00273

0.00399

CONCLUSIN

Esta prctica ha sido muy provechosa por varias razones, las cuales se resumen en esta conclusin. En primer lugar, se ha practicado el uso del voltmetro y del protoboard , que es algo muy importante y que seguir siendo provechoso en nuevas prcticas que se realicen en el futuro.

Los conocimientos de la Ley de Ohm fueron llevados a la prctica y se ha observado cmo la Ley se cumple perfectamente siempre que las conexiones y mediciones son hechas correctamente.

Tambin se aprendi a hacer mediciones de voltajes, resistencias y corrientes elctricas y a establecer relaciones entre estos valores en base al tipo de conexin con la que se est trabajando, que puede ser en serie, paralelo y serie paralelo.

Un aprendizaje muy valioso que se obtuvo de esta prctica es tambin el armar circuitos en los tres tipos de conexin ya mencionados. De la misma forma se aplicaron las propiedades que fueron comprobadas, como por ejemplo que la corriente es la misma en cualquier elemento conectado en serie, o que el voltaje es el mismo en cualquier elemento conectado en paralelo.

Se ha cumplido con los objetivos propuestos para esta prctica, y se desea que este reporte sea de provecho para aquellos que prximamente realicen este tipo de experimentos prcticos de electricidad.