INFORME LABORATORIO1

ANÁLISIS DE CIRCUITOS DC

JULIAN DAVID TREJOS JARAMILLO

1094914630

ORLANDO DE JESUS POSADA SERRANO

80364369

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

JOSE ACEVEDO Y GOMEZ

JOSE CELESTINO MUTIS

INTRODUCCION

El siguiente informe es basado en la práctica número 1 del laboratorio de Análisis de Circuitos DC incorporando experimentalmente las características de las resistencias eléctricas en un montaje dirigido por los estudiantes los cuales tienen como fin determinar su funcionamiento con los implementos de medida y herramientas de montaje.

ResumenEn esta primera práctica, trabajaremos con resistencias o resistores, para conocer sus características más esenciales y su comportamiento dentro de circuitos en series, paralelos y mixtos. Con estos experimentos, conoceremos los valores nominales de cada resistencia (Valor de Ohms que posee), la tolerancia (El error máximo con que se fabrica la resistencia)y la potencia máxima (La mayor potencia capaz de dar sin quemarse) entre otras.

Introducción primera parteCon relación a los datos obtenidos en esta práctica, definiremos las características más importantes de las resistencias o resistores, calculando teóricamente y a través de la experiencia el comportamiento real dentro de un circuito eléctrico. Esta práctica a su vez, se divide en cuatro partes. La primera es donde se conocerá y estudiará la experiencia con el multímetro y el protoboard. La segunda parte se hallarán y se explicarán las causas de la diferencia p margen de error. La tercera parte conoceremos más a fondo sobre las características de las resistencias, así mismo como los tipos de ellas. Y la cuarta parte se trabajará con una fotocelda para analizar su resistencia.

PRACTICA UNO: CARACTERÍSTICAS DELAS RESISTENCIAS ELÉCTRICAS

Objetivo:

Calcular teóricamente y verificar experimentalmente el

comportamiento real de un circuito resistivo dado (serie, paralelo o mixto (escalera)), empleando en lo posible diferentes tipos de resistores comerciales y combinando su conexión, para analizar y determinar sus características de respuesta.

Determinar teóricamente el valor de resistencias. Identificar otra clase de resistencias. Establecer la tolerancia en una resistencia

MATERIALES Y EQUIPO: Multímetro análogo y Digital (puntas de prueba).

Protoboard y alambres (cal # 24 o 26). 10 Resistencias diferentes de 100Ω a 100kΩ. (1/4 W). Foto celda Resistencias de igual valor. Fuente DC. O una batería de 9 voltios con su conector Herramienta básica: pelacables, alicates, cortafrío, etc.

Como Podemos Medir La Resistencia Utilizando El Código De Colores

La resistencia debe tomarse de tal forma que el extremo hacia el cual las bandas coloreadas están recorridas quede a la izquierda. Ahora las bandas se identifican de izquierda a derecha. En la siguiente figura que veremos, aparece primero el color marrón, es decir, 1. La segunda franja es de color negro, es decir, 0. La tercera franja es de color rojo, es decir, 10º. Y la última franja que es de color dorado, es decir 5% De tolerancia.

PROCEDIMIENTO

PRIMERA PARTE:

Si ya conoce y tiene experiencia con el protoboard, omita este paso, de lo contrario, inicie verificando con el Multímetro en la escala de ohmios o en continuidad, la manera como están conectados los puntos longitudinales y transversales, luego dibuje su propia versión y constate con el docente tutor su opinión.

Protoboard:Es una placa de uso genérico reutilizable o semipermanente, usado para construir prototipos de circuitos electrónicos con o sin soldadura. Normalmente se utilizan para la realización de pruebas experimentales.

Multimetro:Es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras.

SEGUNDA PARTE:

Elija 6 resistencias (mínimo), mida cada una por separado y escriba los valores en forma de lista; con ellas dibuje tres circuitos resistivos (diseñados según su criterio), calcule las resistencias parciales y totales según se requiera. Realice cada montaje en el Protoboard e indique, si es serie, paralelo o mixto; tome la medida de las resistencias parciales o totales, empleando el Óhmetro (A / D). Liste los valores y compárelos con los obtenidos teóricamente; si existe diferencia, calcule el porcentaje de error:

%E= (valor teórico – valor medido) * 100%

Valor teórico

CIRCUITO 1

12V FUENTEVALOR DE RESISTENCIAS RESULTADO EN VOLTAJER1= 5.1KΩ =VERDE – CAFÉ- NARANJA VR1= 10.70VR2= 330Ω = NARANJA – NARANJA – CAFÉ VR2=0.61VR3= 5.1KΩ = VERDE – CAFÉ – NARANJA VR3= 0.54VR4= 330Ω = NARANJA – NARANJA – CAFÉ VR4= 0.02VR5=10KΩ = CAFÉ – NEGRO – NARANJA VR5=0.02VR6 = 330Ω= NARANJA – NARANJA – CAFÉ VR6= 0.57VR7= 5.1K = VEREDE – CAFÉ – NARANJA VR7= 1.19V

1. Se identifican con el código de colores las resistencias las cuales se van a utilizar durante el proceso de montaje

2. Se identifica la forma de los circuitos implementando los circuitos serie y paralelo con sus respectivas formulas

Circuito Serie

Circuito paralelo

3. Se halla Rt en cada circuito y se verifica el voltaje en cada resistencia

Rt en circuito serie

Rt= R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7

Rt= 5.1KΩ+330Ω+5.1KΩ+330Ω+10KΩ+330Ω+5.1KΩ

Rt=26.29KΩ

4. Se calcula el porcentaje de error en las resistencias.

%E= (valor teórico – valor medido) * 100%= 26.29KΩ-25.68KΩ * 100%

Valor teórico 26.29KΩ

%E= 0.61%

SEGUNDA PARTE:

Tome ahora una foto celda colóquela cerca de la luz y mida su resistencia. Ahora coloque la fotorresistencia en el lugar de poca luz realice nuevamente la medición entre sus terminales.

1. Se arma un circuito con dos resistencias, una foto celda y un diodo en serie.

2. Se mide el voltaje en la foto celda en funcionamiento (paso de luz, diodo enciende)

3. Se mide el voltaje en la foto celda en funcionamiento, tapando la luz ( poca luz, diodo baja volumen de intensidad o apaga)

PREGUNTAS ACTIVIDAD 1:

1. ¿Qué papel desempeña el valor de tolerancia, dado por el fabricante?

Respuesta: La tolerancia es un parámetro que expresa el error máximo sobre el valor óhmico nominal con que ha sido fabricado un determinado resistor. Por ejemplo, si tomamos la resistencia con valor nominal de272 W con una tolerancia de 5%, quiere decir que el valor óhmico real de esa resistencia está entre ± 5%. (En la serie del 5 % los valores extremos son 0,33 W 7 10 MW.)

272 + 0,05 x 272= 258,4272 - 0,05 x 272= 285,6

Por lo tanto los resistores de valores muy pequeños no son comunes, por la dificultad que entraña ajustar su valor. Resistores de valores muy grandes son difíciles de conseguir, porque en ellos comienza a tener importancia fenómenos como la resistencia superficial, condiciones ambientales, étc. Y tampoco es normal su uso.

2 ¿Qué valores de tolerancia poseen las resistencias comerciales? Respuesta: Los valores típicos de tolerancia son 5%, 10% y 20%, pero también hay de 1%, 2%, 3% y 4%. Los valores comunes de resistencias son: 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2, etc., todas ellas x 10n, donde n = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.

3. ¿En qué casos su valor es crítico? Respuesta: No se fabrican resistores de todos los valores posibles por razones obvias de economía. Además sería absurdo, ya que, por ejemplo, en un resistor de 100 W y 10 % de tolerancia, el fabricante nos garantiza que su valor está comprendido entre 90 W y 100 W, por lo tanto no tiene objeto alguno fabricar resistores de valores comprendidos entre estos dos últimos.

4. ¿Qué factor determina el tamaño de una resistencia en un circuito? Respuesta: Valor nominal: Es el valor en Ohms que posee. Este valor puede venir impreso o en código de colores. Tolerancia: Es el error máximo con el que se fabrica la resistencia. Esta tolerancia puede ser de +-5% y +-10%, por lo general. Potencia máxima: Es la mayor potencia que será capaz de disipar sin quemarse.

5. Mencione por lo menos diez tipos de resistencias fijas y variables que ofrece el mercado electrónico E identifique por medio de imágenes las más usadas.

Resistencias Fijas:Son las que presentan un valor óhmico que no podemos modificar.

Bobinados: Resistores bobinados de potencia y Resistores bobinados de presión.

No bobinados: Resistencias aglomeradas o de precisión, resistencias de capa de carbón por

Depósitos, resistores pirolíticos, resistencias de capa metálica, resistencias de película fotograbada y Resistencias de película gruesa vermet.

Resistencias Variables: Son las que presentan un valor óhmico que nosotros podemos variar modificando la posición de un contacto deslizante.

Resistencias ajustables Resistencia variable (Potenciómetro)

6. De acuerdo a las medidas tomadas anteriormente en la SEGUNDA PARTE ¿Cómo cree que es el comportamiento de la foto celda? Respuesta: Una fotocelda produce cierta cantidad de voltaje que almacena al incluir luz sobre ella, depende de la intensidad lumínica.

7. ¿Es posible considerar la foto celda como un sensor? ¿Por qué?

Respuesta: Si, ya que presenta una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico, que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando se captura a estos electrones libres emitidos, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como energía para alimentar circuitos. Esta misma energía se puede utilizar, obviamente, para producir la detección y medición de la luz.

8. ¿Cómo influye en un circuito si colocamos un cortocircuito en paralelo con una resistencia?. Respuesta: Esto es una especie de cortocircuito, donde la resistencia que ofrece dicho circuito es tan baja que provoca un paso de corriente tan alta que supera sus posibilidades de conducir la corriente sin deteriorarse. Cuando más baja es la resistencia, mas alta es la corriente, por consiguiente si pasa por el filamento de una lámpara (por ejemplo) hay un paso de corriente normal, pero si se unen los contactos de la lámpara, la corriente se incrementaría, produciendo el corto.

9. En el momento de hacer una elección de resistencia ¿qué se debe tener en cuenta? Respuesta: Debemos tener en cuenta la capacidad máxima para expulsar o disipar calor sin que se deteriore o destruya el elemento físico y se mide en vatios. El material de las resistencias, ya que de aquí varia su valor óhmico.

Longitud Del Conductor: cuanto mayor sea esta, mayor la probabilidad de choques y por lo tanto mayor la resistencia presentada.

Sección del conductor: La cual vemos que aparece como inversamente proporcional, ya que lógicamente a mayor sección, menor número de choques y en consecuencia menor resistencia.

10. El rango de tolerancia de qué manera influye en el comportamiento de una resistencia Respuesta: El rango de tolerancia en una resistencia se refiere a cuan amplia será la variación de la potencia de esa resistencia, efecto que es causado por la variación de la temperatura que soporta dicha resistencia. Si tienes una resistencia 2k = 2000 ohmios y la tolerancia es de 10%, entonces tendrás un rango de 1900 a 2100 ohmios, este porcentaje te será indicado en la última banda de color dibujada en la resistencia.

Conclusión

Como pudimos observar, siempre encontraremos un porcentaje de error en las resistencia a través de el montaje de los circuitos de diferentes tipos, donde el resultado del código de colores siempre va a ser constante, en cambio utilizando el mulítmetro los resultados van a ser más exactos. La temperatura produce una variación en la resistencia, en la mayoría de los metales existe una proporción directa con la temperatura, por lo contrario en el carbono y el germanio es indirectamente proporcional a la temperatura. También descubrimos a través de la práctica, que cuando medimos las resistencias con el multímetro en la protoboard su valor es más exacto a diferencia de cuando cogemos la resistencia con las manos, ya que tenemos energía en nuestro cuerpo. Al trabajar con resistencias debemos tener en cuenta la capacidad de calor que disipa, ya que de esto depende si el elemento resiste o no a las condiciones de ella.

ACTIVIDAD DOS: MEDIR Y CALCULAR VOLTAJES CON MULTIMETRO A/D

MATERIALES Y EQUIPO: Multímetro análogo y Digital (puntas de prueba). Protoboard y alambres (cal # 24 o 26). 10 Resistencias diferentes de 100Ω a 100kΩ. (1/4 W). Puntas para prueba de la fuente DC. Herramienta básica: pelacables, alicates, cortafrío, etc.

PROCEDIMIENTO

1. Monte en el Protoboard cada uno de los siguientes circuitos (Figura 2.1 y Figura 2.2) Coloque el Multímetro en la escala de voltaje y proceda a medir el voltaje en cada uno de los elementos que hacen parte del circuito, luego mida los voltajes en cada nodo (N2,N3,N4,…), asigne como nodo referencia a N5 Figura 2.3 encontrará claramente cómo debe conectar el Multímetro para hacer una medida de voltaje.

FIGURA 1

Para hallarlos voltajes en las resistencias, encontramos 1 circuito en serie y tres paralelos, para hallar Rtotal simplificamos los paralelos para que nos quede un circuito serie como tal:

Primero: simplificamos el primer nodo en paralelo y lo llamaremos Ra, es decir:

Ra= ___1___ = _____ 1_____= ____ 1_____= 0.909KΩ=909Ω

R2+R7 1KΩ+100Ω 1.1KΩ

Segundo: Simplificamos el segundo nodo en paralelo y lo llamaremos Rb, es decir:

Rb=____1____= ___1_____= ____1____=0.0090Ω

R3+R6 100Ω+10Ω 110Ω

Tercero: simplificamos el tercer nodo en paralelo y lo llamaremos Rc, es decir:

Rc= ____1____= ____1____=____1____=0.5KΩ

R4+R5 1KΩ+1KΩ 2KΩ

Asi obtenemos un circuito en serie y procedemos a hallar Rt en serie, es decir:

Rt= R1+Ra+Rb+Rc= 1KΩ+0.909KΩ+0.0090Ω+0.5kΩ= 2.49KΩ

Ahora hallamos Itotal:

It=__Vo__ = ___15V__= 6.02 mAmp

Rt 2.49KΩ

Ahora hallamos Vtotal:

Vt =It*Rt = 6.02mAmp*2.49KΩ= 14.98V

Voltaje en Voltaje MedidoR1 10.70VR2 0.61VR3 0.54VR4 0.02V

R5 0.02VR6 0.57VR7 0.19V

FIGURA 2

Para hallar los voltajes en el circuito, encontramos dos circuitos en serie y un paralelo y para hallar Rtotal Solucionamos los simplificaremos en el siguiente orden (uno serie, dos paralelo, tres serie):

Primero: Simplificamos el primer nodo en serie, es decir:

Ra= R3+R5+R6= 100Ω+100Ω+100Ω= 300Ω

Segundo: Simplificamos el segundo nodo en paralelo, es decir:

Rb= ____1____= ____1____= ____1____= 0.005Ω

R4+R7 100Ω+100Ω 200Ω

Asi obtenemos un circuito en serie y procedemos a hallar Rt en serie, es decir:

Rt= R1+Ra+Rb+R2= 100Ω+300Ω+0.005Ω+100Ω= 500.005Ω=0.5KΩ

Ahora hallamos Itotal, es decir:

It=____Vo___= ____15V____=30mAmp

Rt 0.5KΩ

Ahora hallamos Vtotal, es decir:

Vt=It*Rt= 30mAmp*0.5KΩ=15V

Voltaje en Voltaje medidoR1 0.42VR2 4.32VR3 4.43VR4 0.10VR5 0.50VR6 0.39VR7 4.62V

2. Use para las mediciones el Multímetro digital, análogo, en una tabla anote los diferentes valores obtenidos. Compárelos y concluya. OK3. Teóricamente halle los valores ya previamente medidos, si encuentra alguna diferencia, ¿a qué cree que se deba? , calcule el porcentaje de error. OK4. Varíe el valor de la fuente de voltaje entre 0 y 10 voltios en rangos de 15v hágalo sólo en el circuito de la Figura 2.2.OK 5. Mida el voltaje presente en cada nodo. Tabule estos valores OK6. ¿Qué sucede cuando, el valor de la fuente de voltaje se acerca a cero? EL CIRCUITO NO FUNCIONA CORRECTAMENTE

PREGUNTAS ACTIVIDAD 2

1.¿Cual según usted es la diferencia que hace mas confiable las medidas tomadas en un Multímetro digital comparado con un análogo?

Respuesta:

El multietro digital tiene una medida mas exacta y confiable (decimales) en cambio el Multímetro análogo es una aproximación casi exacta del valor medido mas no es constante por la impedancia de la aguja.

2. ¿Cómo influye a la hora de tomar una medida la impedancia del instrumento?

Respuesta:

En la variabilidad de los datos

3.¿ ¿Cómo definiría usted sensibilidad y precisión?

Respuesta:

Es el grado de exactitud en las medidas hablando en el caso del Multímetro, sensibilidad se aproxima al dato exacto, precisión medida exacta o mas efectiva (decimales).

4.¿Por que la señal del osciloscopio es lineal?

Respuesta:

Por la deformación que sufre una señal tras el paso de corriente por un circuito

5.¿ que pasa si la perilla del osciloscopio esta en A.C?

Respuesta:

Representaría una variación continua en la señal y se representaría en forma de seno

6.¿ Que ocurre cuando conectamos el Multímetro en serie para medir voltaje?

Respuesta:

1. En un circuito obtenemos en cada nodo un valor diferente al de la fuente

2. Obtendríamos cero porque para medir voltaje debe hacerse en paralelo

ACTIVIDAD TRES: MEDIR Y CALCULAR INTENSIDAD DC CON Multímetro A/D

MATERIALES Y EQUIPO:

• Amperímetro análogo y Digital (puntas de prueba). • Protoboard y alambres (cal # 24 o 26). • 10 Resistencias diferentes de 100Ω a 100kΩ. (1/4 W). • Puntas para prueba de la fuente DC. • Herramienta básica: pelacables, alicates, cortafrío, etc.

2. T abule los valores medidos en los dos circuitos

ENTRE RESISTENCIAS CORRIENTE MEDIDACIRCUITO 1 R5 y R6 3.5mAmpCIRCUITO 2 R2 y R5 116.4 uAmp

3. Halle los valores de forma teórica

PREGUNTAS ACTIVIDAD TRES:

1. ¿puedo medir corriente con el osciloscopio?

Respuesta:

Se puede determinar, mas no medir directamente con el osciloscopio

2. ¿Si dentro de un circuito observa el calentamiento de una resistencia, como solucionaria el problema, sin cambiar el valor de la resistencia?

Respuesta:

Reducir el valor de la corriente en el circuito

3. ¿Qué ocurre cuando conectamos el Multímetro en paralelo para medir corriente?

Respuesta:

En un circuito, la corriente es diferente en cada resistencia.

Para medir corriente en un circuito se debe poner el Multímetro en serie para medir corriente

4. ¿Si dentro de un circuito observa el calentamiento de una resistencia, como solucionaria el problema, sin cambiar el valor de la resistencia?

Respuesta:

Reducir el valor de la corriente en el circuito

5. ¿ Que ocurre cuando conectamos el Multímetro en serie para medir voltaje?

Respuesta:

1. En un circuito obtenemos en cada nodo un valor diferente al de la fuente

2. Obtendríamos cero porque para medir voltaje debe hacerse en paralelo

PRACTICA CUATRO: MEDIR Y CALCULAR VOLTAJES EN AC CON Multímetro AD

MATERIALES Y EQUIPO:

• Amperímetro análogo y Digital (puntas de prueba).

• Protoboard y alambres (cal # 24 o 26).

• 10 Resistencias diferentes de 100Ω a 100kΩ. (1/4 W).

• Puntas para prueba de la fuente DC.

• Herramienta básica: pelacables, alicates, cortafrío, etc.

Transformador 509 con el cable conector a 110V AC

1. Tabule los valores medidos en la entrada y salida del transformador

VALOR EN LAS SALIDAS VOLTAJE MEDIDO1 y 2 7.3V1 y 3 8.7 V2 y 3 8.6 V4 y 5 3.3 V4 y 1 7.3V4 y 2 5.5V4 y 3 6.4 V5 y 1 5.6V5 y 2 7.4V5 y 3 6.5 V

PREGUNTAS ACTIVIDAD 4

1. ¿Cuál es el nivel de corriente máximo que maneja este transformador

Respuesta:

El nivel de corriente máximo de este transformador es de 3 Amp entrada 110V

2. Mida la impedancia del transformador, compare este valor con sus compañeros y establezca según usted un posible rango para este valor

Respuesta:

El primario y el secundario del transformador están conectados en serie, constituyendo un bobinado único

Dos terminales para el bobinado primario y dos para el bobinado secundario o tres si tiene tap o toma central

3. ¿Qué sucede con el funciuonamiento del transformador cuando se encuentra en corto circuito sus bobinas?

Respuesta:

Se quema o aterriza

Queda directo el voltaje de entrada

Se abre

4. ¿Podemos darle uso a este transformador como bobina? De ser asi ¿Cómo mediría este valor?

Respuesta:

Si se podría usar como bobina y se mediaría en ohmios