PRACTICA N.º 2 LEY DE OHM, LEYES DE KIRCHHOFF, DIVISORES DE TENSIÓN Y CORRIENTE
Escuela Académico Profesional de ingeniería Mecánica
Circuitos Eléctricos Ing. Fidel Rios Noriega Bermudez Bacilio Renzo Pérez Pérez Cesar Pariona Pinedo Carlos Ramos Rod Yhosmin Ciclo VII Grupo A
Chimbote 21 de mayo del 2017
LEY DE OHM, LEYES DE KIRCHHOFF, DIVISORES DE TENSIÓN Y CORRIENTE I.OBJETIVO:
El objetivo de esta práctica comprobar la ley de ohm a partir de mediciones de tensión y corriente en circuitos resistivos. Se utilizarán circuitos en serie y en paralelo, para comprobar el comportamiento como divisores de tensión y corriente respectivamente y comprobación de la ley de Kirchhoff.
II.OBJETIVOS ESPECIFICOS: 1. Verificar el cumplimiento de la regla de Kirchhoff de voltajes. 2. Verificar el cumplimiento de la regla de Kirchhoff de tensión. 3. Armar circuitos con resistencias en serie y en paralelo.
III.FUNDAMENTO TEORICO LEY DE OHM: Los materiales en general poseen el comportamiento característico de oponer resistencia al flujo de la carga eléctrica. Esta propiedad física o capacidad para resistir a la corriente, se conoce como resistencia y se representa con el símbolo R. La ley de Ohm establece que la tensión v a lo largo de un resistor es directamente proporcional a la corriente i que fluye a través del resistor. Este significa que:
v ⇑ entonces i ⇑ Ohm definió la constante de proporcionalidad de un resistor como la resistencia. Así la ecuación 1 se convierte en:
viR
(2)
La resistencia R de un elemento denota su capacidad para resistirse al flujo de la corriente eléctrica, se mide en ohms (Ω) De la ecuación 2 se deduce que:
R vi
LEYES DE KIRRCHOFF: Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.
Ley de corrientes de Kirchhoff.
Esta ley también es la llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff y es común que se use la sigla LCK para referirse a esta ley. La ley de corrientes de corrientes de Kirchhoff nos dice que: En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran a ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen . De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.
∑IkI1+I2+I3…..+In0
=
Esta fórmula es válida para circuitos complejos:
∑Ik0
=
Ley de tensiones o ley de las mallas de Kirchhoff: Esta ley es llamada también segunda ley de Kirchhoff, ley de los lazos de Kirchhoff y es común que se use la sigla LVK para referirse a esta ley. En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.
M
∑Vm0
=
Donde: M es el número de tensiones (O el número de ramas en el lazo) y Vm es la misma tensión.
Suma de caidas de tension Suma de aumentos de tension
DIVISORES DE TENSION Y CORRIENTE: DIVISOR DE TENSION. Es
una configuración de circuito eléctrico que reparte la tensión de una fuente entre una o más impedancias conectadas en serie. En este caso la resistencia equivalente de cualquier número de resistores conectados en serie es la suma de las resistencias individuales.
DIVISOR DE CORRIENTE.
Un divisor de corriente es una configuración presente en circuitos eléctricos que puede fragmentar la corriente eléctrica de una fuente entre diferentes impedancias conectadas en paralelo. El divisor de corriente es usado para satisfacer la Ley de tensiones de Kirchhoff.
IV.INSTRUMENTOS Y MATERIALES 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Multitester Resistencias Protoboard Cocodrilos Transformador 12v Extensión
Multitester
Multitester
Protoboard
Transformador a 12v
Resistencias
Multitester y cocodrilos
Extensión de tomacorriente
V. PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES: RESISTENCIAS EN PARALELO Trabajaremos con las siguientes resistencias:
Resistencia Valor (Ohmios) Teórico
Valor Practico
R1 R2 R3
1192 1194 2402
1200 1200 2400
Aplicaremos 6 voltios desde nuestra fuente, pero tomando medidas con nuestro Multitester el valor real fue de 7.1 voltios.
1. Medir la intensidad de corriente que una fuente de tensión constante entrega a: a) Una resistencia
Intensidad Teórica usando la Ley de Ohm
6 voltios 0,005 Amp 5 mmAmp. I VR 1200 ohmios Intensidad Teórica usando la Ley de Ohm pero usando valores reales
7,1 voltios 0,0059 Amp 5,9 mmAmp. I RV 1192 ohmios
Intensidad Real medida con el Multitester
I 0,0055 Amp 5,5 mmAmp. b) Dos resistencias conectadas en paralelo
El valor de la resistencia equivalente teórica seria:
− 1 1 R (1200 + 1200) 600 Ohmios El valor de la resistencia equivalente teórica utilizando valores reales seria:
− 1 1 R (1192 + 1194) 596,5 Ohmios El valor de la resistencia equivalente real medida con el Multitester es:
R 594,3 Ohmios Intensidad Teórica usando la Ley de Ohm
I RV 6006 voltios ohmios 0,01 Amp 10 mmAmp. Intensidad Teórica usando la Ley de Ohm pero usando valores reales
7,1 voltios 0,0119 Amp 11,94 mmAmp. I RV 594,3 ohmios Intensidad Real medida con el Multitester
I 0,00113 Amp 11,3 mmAmp.
c) Tres resistencias conectadas en paralelo
El valor de la resistencia equivalente teórica seria:
− 1 1 1 R (1200 + 1200 + 2400) 480 Ohmios El valor de la resistencia equivalente teórica utilizando datos reales seria:
− 1 1 1 R (1192 + 1194 + 2402) 477,51 Ohmios El valor de la resistencia equivalente real medida con el Multitester es:
R 479,6 Ohmios Intensidad Teórica usando la Ley de Ohm
I RV 4806 voltios ohmios 0,0125 Amp 12,5 mmAmp. Intensidad Teórica usando la Ley de Ohm pero usando valores reales
7,1 voltios 0,0148 Amp 14,8 mmAmp. I RV 477,51 ohmios Intensidad Real medida con el Multitester
I 0,00139 Amp 13,9 mmAmp.
Procederemos a usar el entorno Excel para trazar una gráfica y línea de tendencia:
Corriente (mmAmp)
Resistencia (ohm)
5,9
1192
11,94
594,3
14,8
477,51
Tendencia del Voltaje 1400 1200 ) 1000 m h O ( 800 a i c n e t 600 s i s e R 400
y = 6,5305x2 - 215,46x + 2235,9 R² = 1
200 0 0
2
4
6
8
10
Corriente(mmAmp)
Gráfica y línea de tendencia en Excel.
12
14
16
1.- arme el circuito de acuerdo al esquema de la figura 1 (primera medición) y preste atención a las polaridades, al conectar los cables de alimentación y medición.
2.- verifique que los valores por Uds. calculados concuerde con los de la tabla siguiente: R (Kohmios) R1 = 1,2 R2 = 1,2 R3 = 2,4
V (Voltios)
I (mmAmp)
6
5
6
5
6
2.5
3.- Conecte la fuente de alimentación en la posición, el miliamperímetro en el rango de 100mA y el voltímetro en el rango de 6 V. No mueva estos controles durante la medición.
4.- Prepare dos cuadros similares a los de la tabla1 y 2 que llenará con los valores obtenidos en la medición. TABLA 01
R (Kohmios) R1 = 1,2 R2 = 1,2 R3 = 2,4
V (Voltios)
I (mmAmp)
6
5,5
6
5,4
6
2.9
TABLA 02 R En paralelo (Kohmios)
V (Voltios)
I real(mmA)
R eq. (oh)
R1
6
5,5
1200
R1 y R2
6
11,3
600
R1, R2 y R3
6
13,9
480
RESISTENCIAS EN SERIE Trabajaremos con las siguientes resistencias:
Resistencia Valor (Ohmios) Teórico
Valor Practico
R1 R2 R3
278.4 197.3 148.9
280 200 150
Aplicaremos 6 voltios desde nuestra fuente, pero tomando medidas con nuestro Multitester el valor real fue de 7.1 voltios.
1.- Medir la Tensión Total suministrada por la fuente de alimentación desarrollada a través de: a) Una Resistencia Intensidad teórica
I RV 2806 voltios ohmios 0,0214 Amp 21,4 mmAmp. Intensidad teórica con valores reales
7,1 voltios 0,0255 Amp 25,5 mmAmp. I RV 278,4 ohmios Intensidad Real medida con el Multitester
I 0,0264 Amp 26,4 mmAmp. b) Dos Resistencias en serie El valor de la resistencia equivalente teórica seria:
R 280 + 200 480 Ohmios El valor de la resistencia equivalente teórica utilizando valores reales seria:
R278,4 +197,3 475,7 Ohmios El valor de la resistencia equivalente real medida con el Multitester es:
R 478,3 Ohmios Intensidad Teórica usando la Ley de Ohm
I RV 4806 voltios ohmios 0,0125 Amp 12,5 mmAmp. Intensidad Teórica usando la Ley de Ohm pero usando valores reales
7,1 voltios 0,0149 Amp14,9 mmAmp. I RV 475,7 ohmios Intensidad Real medida con el Multitester
I 0,015 Amp 15 mmAmp. Voltaje en R1 usando valores Reales
V1 I ∗ R 0,015∗ 278,4 4,17 Voltios Voltaje en R1 con multitester
V1 4,11 Voltios Voltaje en R2 usando valores Reales
V1 I ∗ R 0,015∗ 197,3 2,96 Voltios Voltaje en R2 con multitester
V1 2,86 Voltios c) Tres resistencias en Serie. El valor de la resistencia equivalente teórica seria:
R280 +200 +150630 Ohmios El valor de la resistencia equivalente teórica utilizando valores reales seria:
R278,4 +197,3+148,9624,6 Ohmios El valor de la resistencia equivalente real medida con el Multitester es:
R 626.2 Ohmios Intensidad Teórica usando la Ley de Ohm
I RV 6306 voltios ohmios 0,0095 Amp 9,5 mmAmp.
Intensidad Teórica usando la Ley de Ohm pero usando valores reales
7,1 voltios 0,0113Amp11,3 mmAmp. I RV 626,2 ohmios Intensidad Real medida con el Multitester
I 0,011 Amp 11 mmAmp. Voltaje en R1 usando valores Reales
V1 I ∗ R 0,011∗ 278,4 3,06 Voltios Voltaje en R1 con multitester
V1 3,12 Voltios Voltaje en R2 usando valores Reales
V2 I ∗ R 0,011∗ 197,3 2,17 Voltios Voltaje en R2 con multitester
V2 2,23 Voltios Voltaje en R3 usando valores Reales
V3 I ∗ R 0,011∗ 148,9 1,63 Voltios Voltaje en R3 con multitester
V3 1,71 Voltios
Preparación 1. Arme el circuito de la figura 2 y preste especial atención a las polaridades.
2. Los valores recopilados son: V1
V2
V3
Vt.
I (mmA)
R eq (Oh)
3,12
2,23
1,71
7.06
11
641,8
Procedemos a graficar y hallar la línea de tendencia usando Excel. Voltaje 1,63 2,17 3,06
Resistencia 148,9 197,3 278,4
Tendencia de la Corriente 300
y = 90,616x + 0,9923 250 ) m200 h O ( a i c 150 n e t s i s e 100 R
50
0 0
0.5
1
1.5
2
Voltaje(Voltios)
Gráfica y línea de tendencia en Excel.
2.5
3
3.5
VI.RECOMENDACIONES:
Tener en cuenta el orden y la limpieza ene l transcurso del laboratorio para evitar daños humanos. Durante el desarrollo de este laboratorio es importante seguir las indicaciones del docente a cargo para evitar dañar el equipo. Antes De realizar cualquier medición asegurarse de tener el multitester en la escala adecuada para no dañar el mismo .
VII.CONCLUSIONES:
Podemos concluir que, dados los resultados consistentes entre las mediciones realizadas y los valores obtenidos teóricamente mediante la aplicación de las leyes de Kirchhoff, se ha demostrado que estas reglas cumplen plenamente. Logramos demostrar que la sumatoria de tensiones obtenidas es igual a la sumatoria de las corrientes por la resistencia y que la suma algebraica de las corrientes del nodo es igual a cero; es decir, las corrientes que entran son iguales a las corrientes que salen. Por lo tanto debido a que estas leyes se cumplen de manera universal en cualquier circuito, podemos conocer los valores de las tensiones, voltajes y corrientes presentes en un circuito para hacer las mediciones con un instrumento. En la medición de los circuitos tanto experimentalmente como teóricamente se obtuvo resultados cercanos entre sí. También una observación fue que puedo demostrarse que la resistencia equivalente va disminuyendo mientras estén en paralelo, siendo lo contrario cuando está en serie.
VIII.BIBLIOGRAFIA:
Fundamentos de circuitos eléctricos, Charles K. Alexander, Matthew N.O. Sadiku Tercera Edición
IX. ANEXOS:
