Logo Studenta

Guia 1 lab cirucitos

¡Estudia con miles de materiales!

Vista previa del material en texto

29 de Febrero de 2020 
Instrumentos de medida y Leyes de Kirchhoff 
 
Programa de Bioingeniería – Ingeniería en Energías 
Universidad Santiago de Cali 
 
Leidy Esperanza Pamplona Beron 
 
 
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA 
 
En esta práctica el alumno va a adquirir las habilidades 
necesarias para el manejo de instrumentos básicos de 
medición (multímetro, amperímetro, osciloscopio, 
generador de señales, y las fuentes DC), realizando 
medidas de tensión, corriente y potencia en circuitos 
eléctricos lineales. A su vez, desarrollará las competencias 
necesarias para el manejo análisis de circuitos utilizando 
las leyes de Kirchhoff, aplicando los métodos de análisis de 
Mallas y Nodos para la solución de un circuito eléctrico 
DC. 
 
I. INTRODUCCIÓN 
 
El trabajo práctico en el área de la electrónica exige tener 
conocimiento sobre el manejo y operación de los 
instrumentos y equipos de medición más utilizados en esta 
disciplina, además de sus características técnicas básicas. 
De hecho, en el análisis práctico de los circuitos eléctricos, 
es imprescindible el uso de instrumentos como 
osciloscopios, generadores de señal, multímetros, fuentes 
DC y AC, etc.; de allí la necesidad de que el estudiante de 
se familiarice con este tipo de equipos. 
 
II. TRABAJO PREVIO 
 
1. Investigue, comprenda y explique con brevedad y 
precisión qué es una señal DC, CC y AC, establezca sus 
diferencias y haga uso de diagramas explicativos. 
 
2. Investigue, comprenda y explique para una señal AC de 
voltaje o corriente qué es: voltaje pico, voltaje pico-
pico, voltaje promedio y voltaje eficaz. Deduzca el 
valor de voltaje eficaz para una señal sinusoidal y su 
valor de voltaje promedio (recuerde que la pregunta 
dice deduzca no copie). 
 
3. Consulte qué es la frecuencia y el período de una señal 
y cómo se calculan. 
 
4. Consulte el manual del usuario del multímetro 
disponible en el laboratorio y clarifique los tipos de 
medición que se pueden realizar con él, determine sus 
rangos de operación. 
 
5. Consulte el manual del usuario del osciloscopio en el 
laboratorio y trate de identificar con claridad lo siguiente: 
 
a) Control vertical o de magnitud: cómo opera y cuál es su 
relación con la característica de atenuación de la punta 
prueba. 
b) Control horizontal o de tiempo y su relación con la 
frecuencia de la señal a medir. 
c) Selector de canales y de modalidad de medición. 
d) Señal estándar de calibración (onda cuadrada de 
0.5V/1kHz). 
e) Posición de los controles para medición de desfase 
entre señales. 
f) Explique en qué consisten las utilidades FFT y X/Y que 
tienen estos modelos de osciloscopio. 
 
6. Consulte el manual del usuario para el generador de señales 
disponible en el laboratorio e identifique con claridad lo 
siguiente: 
a) Tipos de señal que puede generar y rango de 
magnitudes. 
b) Para qué sirve el control de atenuación. 
c) Para qué sirve y cómo opera el control de offset. 
 
7. Consulte el manual de la fuente DC disponible en el 
laboratorio y defina: 
a) Cuántas salidas Vcc independientes tiene disponibles y 
cuáles son sus magnitudes. 
b) Qué capacidad de corriente tiene cada salida disponible. 
 
8. ¿Cuál es la diferencia entre la conexión serie y paralelo? 
9. ¿Qué es un nodo? 
10. ¿Cómo se mide Tensión y Corriente? 
11. ¿Qué es un vatímetro y como se utiliza? 
 
III. MATERIALES 
 
1. Multímetro. 
2. Osciloscopio. 
3. Sondas para el osciloscopio. 
4. Generador de señales. 
5. Sonda para el generador de señales. 
6. Fuente DC. 
7. Sondas para fuente DC. 
8. Amperímetro de 0 a 100 mA. 
9. Protoboard 
 
 
 
2 
10. Cables de conexión para el amperímetro, fuente, y 
protoboard. 
11. Resistencias de los circuitos de las figuras 1, 2 y 3. 
Aproxime las resistencias a los valores comerciales. 
 
Nota: Los elementos del numeral 1 al 8 están disponibles 
en el almacén. 
 
IV. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 
 
Las actividades a continuación descritas serán 
desarrolladas en una sesión, donde el estudiante entregará 
un informe escrito con el desarrollo de la práctica y los 
resultados obtenidos. 
 
1. Verifique visualmente todos los controles con que 
cuenta el modelo de osciloscopio presente en su 
módulo de trabajo. Trate de identificar la salida de 
auto-calibración con que cuenta el mismo. Conecte, a 
través de las puntas de prueba del osciloscopio, la 
señal mencionada a los canales 1 y 2. 
Verifique: 
Cuál es la magnitud de voltaje y frecuencia de esta 
señal, tome nota y dibuje detalladamente la señal 
obtenida. 
2. A continuación, con el multímetro digital disponible 
registre la magnitud de la señal existente en las tomas 
de corriente de su módulo de trabajo tome nota de la 
medida registrada con el multímetro. A su vez, conecte 
el osciloscopio a las sondas del multímetro y compare 
con la medida pico hecha en el Osciloscopio con 
respecto al multímetro, ¿encuentra diferencias? 
Explique detalladamente y saque conclusiones. 
3. Con el generador de señal obtenga una onda senoidal 
de 5,0 Vpp y 1 kHz de frecuencia. Dibuje la señal 
obtenida en el osciloscopio especificando claramente 
magnitud, periodo, su voltaje pico y su voltaje eficaz. 
Verifique cómo puede obtener una señal cuadrada, 
triangular y una rampa (si su generador lo permite) de 
las mismas características descritas. 
4. Si el generador de señales posee control de atenuación 
o en su defecto con el de la punta de prueba del 
osciloscopio, produzca atenuación en la señal 
sinusoidal del punto (3), dibuje la señal atenuada; de 
acuerdo con los datos medidos en el osciloscopio 
calcule cuál es la proporción de atenuación que 
produce el generador de señales o la punta de prueba 
del osciloscopio y especifíquela claramente. 
5. Ahora obtenga señales con períodos de 100 µs y 1 ms 
y magnitud de 3,54 Vrms, dibújelas especificando 
claramente magnitud y frecuencia. 
6. Haga, de forma cuidadosa, la conexión entre la fuente 
DC disponible en el laboratorio y el osciloscopio. 
Mida inicialmente los voltajes máximo y mínimo que 
entrega cada una de las salidas de la fuente y tome 
nota. Ahora, haciendo uso del multímetro digital, 
repita el procedimiento inmediatamente anterior y 
dibuje las formas de onda. Haga la comparación entre los 
datos que obtuvo con uno y otro instrumento, ¿encuentra 
diferencias? Explique y saque conclusiones 
7. Resolver analíticamente los circuitos de las figuras 1, 2 y 3 
utilizando el método de Mallas y el método de nodos. 
Calcule corriente, tensión y potencia activa en todas las 
resistencias de los circuitos de las figuras 1, 2 y 3 
8. Utilizando cualquiera de los simuladores de circuitos 
Proteus, Multisim o EveryCircuit, realizar las conexiones de 
los circuitos de las figuras 1, 2 y 3 realizar las medidas de 
cada elemento circuital en las figuras 1, 2 y 3. 
9. Aplique la segunda ley de Kirchhoff a la maya del circuito 
de la figura 1 y verifique que la sumatoria de voltaje es 
igual a cero. Repita el proceso tomando 10 medidas de cada 
voltaje y repita el proceso con los valores promedio de todas 
las medidas. Concluya alrededor de los resultados 
obtenidos. Nota: Tenga en cuenta el procedimiento 4 del 
Informe. 
10. Aplique la primera ley de Kirchhoff a el nodo A del circuito 
de la figura 2 y verifique que la sumatoria de corriente es 
igual a cero. Repita el proceso tomando 10 medidas de cada 
corriente y repita el proceso con los valores promedio de 
todas las medidas. Concluya alrededor de los resultados 
obtenidos. 
11. Para los circuitos de las figuras 2 y 3, medir las corrientes 
de malla y los voltajes de nodo. Compare contra los 
resultados analíticos. 
12. Para el circuito de la figura 3, medir potencia para todos los 
elementos del circuito, inicialmente utilice el voltímetro y el 
amperímetro para esta tarea, posteriormente compareel 
resultado teórico. 
 
 
Figura 1. Circuito Serie. 
 
 
Figura 2. Circuito Paralelo. 
 
 
Figura 3. Circuito Mixto. 
 
 
 
 3 
V. INFORME 
 
Como resultado de esta práctica se debe presentar un 
informe en el formato IEEE con el desarrollo de la práctica 
y se deben responder las siguientes preguntas: 
 
1. ¿Cuál es la razón por la cual los datos reales no 
generan sumatorias iguales a cero? 
2. Calcule el histograma para los datos tomados en el 
literal 9 y 10 de la práctica. Reporte la media, σ y σ2. 
3. ¿Cuál es la diferencia entre una conexión en paralelo y 
una conexión serie? 
4. ¿Qué significa la clase de aislamiento en un 
instrumento de medida? 
5. ¿Qué es una protección eléctrica y cuáles son sus 
principales características? 
6. Explique la razón por la cual se debe tomar una 
medida en estado estable. 
7. ¿Por qué se debe utilizar una protección en un circuito 
y que pasa si la corriente excede el límite de la 
protección? 
8. Anexe a su informe 4 conclusiones de lo aprendido en 
esta práctica.

Continuar navegando