CONTENIDO 2.1 OBJETIVO DE LA PRCTICA
..................................................................................
1 2.2
MATERIAL.................................................................................................................
1 2.3 MARCO TERICO
....................................................................................................
2 2.3.1 Ley de Ohm
.....................................................................................................
2 2.3.2 Limitaciones de la Ley de Ohm
.......................................................................
2 2.3.3 Circuito elctrico
..............................................................................................
3 2.3.4 Circuito en
serie...............................................................................................
3 2.3.5 Circuito en
paralelo..........................................................................................
4 2.3.6 Multmetro
.......................................................................................................
5 2.3.7 Partes de un multmetro digital
........................................................................
5 2.3.8 Cuidados del multmetro
..................................................................................
6 2.3.9 Protoboard
.......................................................................................................
6 2.4 DESARROLLO
..........................................................................................................
8 2.4.1 Medicin de resistencias
.....................................................................................
8 2.4.2 Medicin de voltajes
............................................................................................
8 2.4.3 Medicin de intensidad de corriente
....................................................................
9 2.5 DIAGRAMAS
.............................................................................................................
9 2.6 FOTOS
....................................................................................................................
10 2.7 RESULTADOS
........................................................................................................
11 2.7.1 Resistencias
......................................................................................................
11 2.7.2 Circuitos
............................................................................................................
12 2.8 CLCULOS
.............................................................................................................
13 2.8.1 Clculo de resistencias por cdigo de colores
.................................................. 13 2.8.2 Clculo
de intensidad de corriente dentro de los circuitos
................................ 14 2.8.3 Clculo de cada de voltaje
en cada resistencia conectada en el circuito ......... 15 2.8.4
Clculo de potencia en cada resistencia conectada en el
circuito..................... 16 2.8.5 Clculo de potencia total en
cada circuito
......................................................... 17 2.9
OBSERVACIONES
.................................................................................................
18 2.10 CONCLUSIONES
..................................................................................................
18 2.11 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
......................................................................
19 2.12
ANEXOS................................................................................................................
20
24 de Octubre de 2011 PRCTICA II
UNIDAD II.- COMPROBACIN DE LA LEY DE OHM: CIRCUITO EN SERIE
2.1 OBJETIVO DE LA PRCTICA
Comprobar la Ley de Ohm en circuitos en serie, utilizar el
multimetro para la medicin de resistencia, de voltaje y corriente
elctrica en un circuito en serie.
2.2 MATERIAL
Esta prctica se realizar en equipos de 4 5 alumnos. Cada equipo
de trabajo requiere el siguiente material: Un Protoboard mediano
Dos pila de 1.5 volts Cables de calibre 22 Multimetro 4 Conexiones
caimn-caimn 2 resistencias de 8200 Ohms 2 resistencias de 1000 Ohms
2 resistencias de 470 Ohms 2 resistencias de 180 Ohms 2
resistencias de 100 Ohms 2 resistencias de 56 Ohms
1
24 de Octubre de 2011 2.3 MARCO TERICO
2.3.1 Ley de Ohm
George Simon Ohm, fsico y profesor alemn, utiliz en sus
experimentos instrumentos de medicin bastante confiables y observ
que si aumenta la diferencia de potencial en el circuito, mayor es
la intensidad de la corriente elctrica; tambin comprob que al
incrementar la resistencia del conductor, disminuye la intensidad
de la corriente elctrica. Con base en sus observaciones, en 1827
enunci la siguiente ley que lleva su nombre: la intensidad de la
corriente elctrica que pasa por un conductor en un circuito es
directamente proporcional la diferencia de potencial aplicado a sus
extremos e inversamente proporcional a la resistencia del
conductor. (1)
2.3.2 Limitaciones de la Ley de Ohm
Cabe sealar que la Ley de Ohm presenta algunas limitaciones,
como las siguientes:
a) Se puede aplicar a los metales, mismos que reciben el nombre
de conductores hmicos, pero no al carbn o a los materiales
utilizados en los transistores, es decir, a los semiconductores,
mismos que se llaman conductores no hmicos, pues no siguen la Ley
de Ohm, ya que su resistencia no permanece constante cuando se
aplican voltajes diferentes. b) Al utilizar esta ley debe
recordarse que la resistencia cambia con la temperatura, pues todos
los materiales se calientan por el paso de la corriente. c) Algunas
aleaciones conducen mejor las cargas en una direccin que en
otra.(1)
2
24 de Octubre de 2011 2.3.3 Circuito elctrico
Un circuito elctrico es un conductor unido por sus extremos, en
el que existe, al menos, un generador que produce una corriente
elctrica. En un circuito, el generador origina una diferencia de
potencial que produce una corriente elctrica. La intensidad de esta
corriente depende de la resistencia del conductor.
Los elementos que pueden aparecer en un circuito elctrico pueden
estar colocados en serie o en paralelo. (3)
2.3.4 Circuito en serie
En un circuito en serie los elementos se conectan uno despus del
otro, por lo que la corriente tiene una sola trayectoria. El
circuito se interrumpe totalmente si se abre en cualquier punto.
Esta caracterstica se aprovecha para proteger y controlar sistemas
elctricos. Los interruptores y los fusibles se conectan en serie,
as como muchos circuitos de los sistemas de radio y televisin. En
un circuito en serie los electrones tienen una sola trayectoria ya
que existe la misma cantidad de corriente en todos los elementos
del circuito. (1)
La diferencia de potencial o voltaje total aplicado a un
circuito en serie se distribuye inmediatamente entre sus elementos.
El voltaje en cualquiera de stos tendr un valor tal que permite el
flujo de corriente en el circuito a travs de la resistencia de
dicho elemento. De acuerdo a la Ley de Ohm, la cada de voltaje o la
diferencia de potencial en cualquier elemento de un circuito tiene
un valor igual al producto de su intensidad de corriente por su
resistencia. (1)
En un circuito en serie, la suma de todas las cadas de voltaje
de cada resistencia deber tener el mismo valor que el de la fuente
de voltaje. Este enunciado se conoce con el nombre de Ley de
voltaje de Kirchhoff. (1) 3
24 de Octubre de 2011
CIRCUITO EN SERIE
2.3.5 Circuito en paralelo
En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente
de alimentacin lo est de forma independiente al resto; cada uno
tiene su propia lnea, aunque haya parte de esa lnea que sea comn a
todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, aadiremos una
nueva lnea conectada a los terminales de las lneas que ya hay en el
circuito. (4)
En esta conexin, la corriente elctrica se divide en cada uno de
los ramales o derivaciones del circuito y depende del nmero de
resistencias que se conectan en paralelo, de tal manera que si una
resistencia es desconectada las dems siguen funcionando, pues la
corriente elctrica no se interrumpe en ellas.(1)
CIRCUITO EN PARALELO
4
24 de Octubre de 2011 2.3.6 Multmetro
El multmetro digital es un instrumento electrnico de medicin que
generalmente calcula voltaje, resistencia y corriente, aunque
dependiendo del modelo de multmetro puede medir otras magnitudes
como capacitancia y temperatura. Gracias al multmetro podemos
comprobar el correcto funcionamiento de los componentes y circuitos
electrnicos. (5)
2.3.7 Partes de un multmetro digital
A continuacin se describen las partes de un multmetro se sabe
que generalmente los multmetros son semejantes, aunque dependiendo
de los modelos, pueden cambiar la posicin de sus partes y la
cantidad de funciones, es por eso que cada parte tiene un smbolo
estndar que identifica su funcin.(5)
PARTES DEL MULTMETRO DIGITAL
5
24 de Octubre de 2011 2.3.8 Cuidados del multmetro
Antes de hacer una medicin con el multmetro, debes tener en
cuenta las siguientes recomendaciones.
a) La escala de medicin en el multmetro debe ser ms grande que
el valor de la medicin que se va a hacer. En caso de no conocer el
valor de la medicin, se debe seleccionar la escala ms grande del
multmetro y a partir de ella se va reduciendo hasta tener una
escala adecuada para hacer la medicin. b) Para medir corriente
elctrica se debe conectar el multmetro en serie con el circuito o
los elementos del circuito en donde se quiere hacer la medicin. c)
Para medir voltaje el multmetro se conecta en paralelo con el
circuito o los elementos en donde se quiere hacer la medicin. d)
Para medir la resistencia elctrica el multmetro tambin se conecta
en paralelo con la resistencia que se va a medir. (2)
2.3.9 Protoboard
El Protoboard o breadbord: Es una especie de tablero con
orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrnicos y
cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta
sirve para experimentar con circuitos electrnicos, con lo que se
asegura el buen funcionamiento del mismo.(6)
6
24 de Octubre de 2011 Estructura del Protoboard: Bsicamente un
Protoboard se divide en tres regiones:
PROTOBOARD
a) Canal central: Es la regin localizada en el medio del
Protoboard, se utiliza para colocar los circuitos integrados. b)
Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del Protoboard, se
representan por las lneas rojas (buses positivos o de voltaje) y
azules (buses negativos o de tierra) y conducen de acuerdo a estas,
no existe conexin fsica entre ellas. La fuente de poder
generalmente se conecta aqu. c) Pistas: La pistas se localizan en
la parte central del Protoboard, se representan y conducen segn las
lneas rosas. (6)
7
24 de Octubre de 2011 2.4 DESARROLLO
2.4.1 Medicin de resistencias
Prepare el multmetro para medir resistencias ejecutando los
siguientes pasos: 1.- Colocar las puntas de prueba en su lugar
correspondiente: punta Negra en entrada "Comn", punta Roja en
"V-Ohms". 2.- Colocar la perilla en la posicin adecuada ( en la
escala adecuada). 3.- Encender el multmetro. 4.- Colocar las
resistencias a medir sobre la mesa de manera que sus alambres de
conexin estn libres y fcilmente accesibles. 5.- Colocar
resistencia. las puntas del multmetro una en cada alambre de
conexin de la
2.4.2 Medicin de voltajes
Instale las 2 pilas en serie y prepare el multmetro para medir
los 3 volts que entrega el conjunto de pilas. Preparar el multmetro
requiere los siguientes pasos: 1.- Colocar las puntas de prueba en
su lugar correspondiente: punta Negra en entrada "Comn", punta Roja
en "V-Ohms" 2.- Colocar la perilla en la posicin adecuada (V en
escala mayor o igual a 3 V) 3.- Encender el multmetro. Mida el
voltaje que entrega el conjunto de bateras colocando una punta en
cada contacto de salida. En el caso de medir el voltaje que se
encuentra presente en determina resistencia dentro de un circuito
en serie debe colocar ambas puntas del multimetro en los extremos
de dicha resistencia.
8
24 de Octubre de 2011 2.4.3 Medicin de intensidad de
corriente
Prepare el multmetro para medir corriente ejecutando los
siguientes pasos: 1.- Colocar las puntas de prueba en su lugar
correspondiente: punta Negra en entrada "Comn", punta Roja en
"V-Ohms", 2.- Colocar la perilla en la posicin adecuada (A en la
escala adecuada) 3.- Encender el multmetro. 4.- Colocar dos pequeos
pedazos de cable de calibre 22 en cada uno de los extremos del
circuito con el fin de cerrarlo. 5.- Posteriormente colocar las
conexiones caimn-caimn para dejar dentro del circuito el
multimetro. 6.- Despus colocar las putas del multimetro en los
extremos de las conexiones caimn-caimn y as poder medir la
corriente.
2.5 DIAGRAMAS
I= ? V= ? R1
I= ? V= ? R2V= ?
I= ? R3
Circuito 1
Circuito 2
Circuito 3
I= ? R4 V= ? R5V= ?
R8I= ? R6
I= ? V= ?
R9
R7
R10
Circuito 4
Circuito 5
Circuito 6 9
24 de Octubre de 2011 2.6 FOTOS
Medicin de la resistencia
Medicin del voltaje total en dos pilas unidas
Medicin del voltaje que pasa por una resistencia
Medicin del voltaje que fluye por dos resistencias
Medida de las cadas de voltaje en un circuito en serie de tres
resistencias
Medida de la intensidad de corriente que pasa por una
resistencia
10
24 de Octubre de 2011
Medicin de intensidad de corriente que pasa por un circuito en
serie de dos resistencias
Medida de intensidad de un circuito de tres resistencias
conectadas en serie
2.7 RESULTADOS
2.7.1 Resistencias
Anote los valores de cada resistencia usada en la siguiente
tabla
RESISTENCIA R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10
COLORES Caf, Negro, Caf y Dorado Caf, Gris, Caf y Dorado Gris,
Rojo, Rojo y Dorado Amarillo, Violeta, Caf y Dorado Gris, Rojo,
Rojo y Dorado Amarillo, Violeta, Caf y Dorado Caf, Negro, Caf y
Dorado Caf, Negro, Rojo y Dorado Verde, Azul, Negro y Dorado Caf,
Gris, Caf y Dorado
VALOR COLORES 100 180 8200 470 8200 470 100 1000 56 180
VALOR MEDIDO 114 179 8.1K 0.47K 7.9K 0.46K 101.2 0.98K 56.6
178
11
24 de Octubre de 2011 2.7.2 Circuitos
Realice las mediciones con el multimetro a cada circuito y
antelas en las siguientes tablas respetivamente.
CIRCUITO 1 Voltaje total3.72 V
CIRCUITO 2 I36.2 mA
VR1 3.72 V
Voltaje total3.72 V
VR2 3.75 V
I20.9 mA
CIRCUITO 3 Voltaje total3.72 V
VR3 3.79 V
I459 A
CIRCUITO 4 Voltaje total3.02 V
CIRCUITO 5 I342 A
VR4 0.16 V
VR5 2.84 V
Voltaje total3.02 V
VR6 2.30 V
VR7 0.49 V
I4.80 mA
CIRCUITO 6 Voltaje total3.02 V
VR8 2.32 V
VR9 0.12 V
VR10 0.40 V
I2.34 mA
12
24 de Octubre de 2011 2.8 CLCULOS
Fundamente sus mediciones hechas con una seccin de clculos de
las cadas de los voltajes, corriente, potencia de cada resistencia
y potencia total.
2.8.1 Clculo de resistencias por cdigo de colores
CIRCUITO
RESIST.
COLORES
VALOR CALCULADO 10x10=100 18x10=180 82x100=8200 47x10=470
82x100=8200 47x10=470 10x10=100 10x100=1000 56x1=56 18x10=180
RESISTENCIA TOTAL 100 180 8200 470+8200=8670 470+100=570
1 2 3 4
R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8
Caf, Negro, Caf y Dorado Caf, Gris, Caf y Dorado Gris, Rojo,
Rojo y Dorado Amarillo, Violeta, Caf y Dorado Gris, Rojo, Rojo y
Dorado Amarillo, Violeta, Caf y Dorado Caf, Negro, Caf y Dorado
Caf, Negro, Rojo y Dorado Verde, Azul, Negro y Dorado Caf, Gris,
Caf y Dorado
5
6
R9 R10
1000+56+180=1236
13
24 de Octubre de 2011 2.8.2 Clculo de intensidad de corriente
dentro de los circuitos
CIRCUITO
RESISTENCIAS
FORMULA
CALCULO
RESULTADO
1
R1
2
R2
3
R3
4
R4-R5
5
R6-R7
6
R8-R9-R10
14
24 de Octubre de 2011 2.8.3 Clculo de cada de voltaje en cada
resistencia conectada en el circuito
CIRCUITO
RESIST.
FORMULA (
CALCULO )( )
RESULTADO
1
R1
2
R2
(
)(
)
3
R3
(
)(
)
R4 4 R5
( (
)( )(
) )
R6 5 R7
(
)(
)
(
)(
)
R8
(
)(
)
6 ( R9 )( )
R10
(
)(
)
15
24 de Octubre de 2011 2.8.4 Clculo de potencia en cada
resistencia conectada en el circuito
CIRCUITO
RESIST.
FORMULA (
CALCULO )( )
RESULTADO
1
R1
2
R2
(
)(
)
3
R3
(
)(
)
R4 4 R5
(
)(
)
(
)(
)
R6 5 R7
(
)(
)
(
)(
)
( R8 6 ( R9
)(
)
)(
)
( R10
)(
)
16
24 de Octubre de 2011 2.8.5 Clculo de potencia total en cada
circuito
CIRCUITO
FORMULA (
CALCULO )( )
RESULTADO
1
2
(
)(
)
3
(
)(
)
4
(
)(
)
5
(
)(
)
6
(
)(
)
17
24 de Octubre de 2011 2.9 OBSERVACIONES
Se logr observar que las medidas de las resistencias con el
multmetro son muy parecidas o iguales a las medidas calculadas con
los cdigos de colores. Para medir las resistencias se conect el
multmetro en paralelo con cada una de las resistencias medidas.
Tambin se not que a pesar de colocar ms de una resistencia
conectada en serie la diferencia de potencial segua dando como
resultado el voltaje de la fuente de alimentacin en este caso el de
las bateras. Igualmente se percibi que al quitar una resistencia
del circuito este dejaba de pasar corriente.
Para tomar la medida de las cadas de potencial se conect el
multmetro en paralelo con el circuito o con la resistencia que se
quera medir. Por ltimo se comprob que la corriente que fluye por
todo el circuito es la misma en cada una de las resistencias
conectadas en serie y que si el valor de las resistencias era
pequeo el de la corriente era grande y viceversa.
2.10 CONCLUSIONES
Se comprob la Ley de Ohm, ya que la intensidad de la corriente
elctrica en el circuito dependa inversamente al valor de la
resistencia del circuito. Lo cual quiere decir que la resistencia
que existe en un circuito es la que limita el paso de corriente en
l. Tambin se logr aprender a utilizar las diferentes funciones del
multmetro y el cmo se conecta este a un circuito en serie. Se
experiment que las resistencias conectadas en serie se unen por sus
extremos una continua de la otra, de esta manera la intensidad de
corriente que pasaba por una era la misma que en las dems y si se
interrumpa en una tambin se interrumpa en todas.
Se lleg a comprobar una ley que no era parte del objetivo de la
prctica pero que es muy importante en los circuitos en serie, esta
es la Ley de voltaje de Kirchhoff, ya que la suma de los voltajes
de las resistencias era igual al voltaje de las bateras. 18
24 de Octubre de 2011 2.11 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
1. Prez H. 2007. Fsica II. 1. Ed. 2007. Grupo Patria Cultural
S.A. de C.V. Mxico, D.F. pp. 205-218.
2. Estrada R. F., Soto G. E., Vzquez A. M., 2001. Gua para uso
del multmetro. Departamento de Fsica y Matemticas. Universidad
Iberoamericana. Mxico D.F.
3.
http://centros3.pntic.mec.es/cp.valvanera/ELECTRICIDAD/circuitoelectrico/circuit
oelectrico.html
4.
http://luis.tarifasoft.com/2_eso/electricidad2ESO/circuitos_serie_y_paralelo.html
5.
http://www.circuitoselectronicos.org/2007/11/el-multmetro-digital-tester-digitalo_10.html
6.
http://www.circuitoselectronicos.org/2007/10/el-protoboard-tableta-deexperimentacin.html
19
24 de Octubre de 2011 2.12 ANEXOS
Los LEDs (Light-Emitting-Diode) que en espaol significa Diodos
Emisores de Luz, son un tipo especial de diodos, que trabajan con
un diodo comn, pero que al ser atravesado por la corriente
elctrica, emite luz. El LED tiene un voltaje de operacin que va de
1.5 V a 2.2 voltios aproximadamente y la gama de corrientes que
debe circular por l est entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los
diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para
los otros LEDs.
En la prctica realizada, se ocuparon dos LEDs uno de color rojo
y el otro de color verde, primero se realiz el experimento con el
LED rojo y una resistencia de 100 Ohms, conectados en serie, esto
para limitar el paso de la corriente y as evitar que el LED se
daara.
Se observ que el LED rojo emita su luz con bastante intensidad
como se muestra en la siguiente imagen:
Conexin de un LED con una resistencia en serie
20
24 de Octubre de 2011 Por ltimo se experiment conectando en
serie dos LEDs con la misma resistencia de 100 Ohms, pero en este
caso no encendieron los LEDs esto fue debido a que la corriente que
generaban las dos bateras unidas no era suficiente y fue por ello
que se opt por juntar una batera ms a las dos ya unidas, con esto
se logr encender los dos LEDs ya que las tres bateras generaban la
suficiente corriente para encenderlos aunque con menor intensidad
luminosa que la que se obtuvo utilizando slo un LED.
Conexin de dos LEDs con una resistencia en serie
21
