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PRACTICA N°3: ELEMENTOS PASIVOS DE UN CIRCUITO MELISA JULIETH BARRIOS BUSTAMANTE DARIO FERNANDO PIMIENTA MEDINA JOSE DAVID SALAS PERALTA LUIS ALFONSO VALDES CABARCA DOCENTE: SARITA RODRIGUEZ DIAZ FISICA ELECTRICA Y MAGNETICA FECHA DE REALIZACION: 25 / 04 / 2022 FECHA DE ENTREGA: 27 / 04 / 2022 GRUPO C1 – INGENIERIA CIVIL PRACTICA N°3: ELEMENTOS PASIVOS DE UN CIRCUITO UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL INTRODUCCION Las resistencias son parte importante en la mayoría de sistemas eléctricos que usamos en la vida cotidiana que tengan algún circuito y se debe tener en cuenta que no es necesario gastar demasiadas de estas para ello existen resistencias equivalentes que simplifican las resistencias para utilizar solo una, esta resistencia equivalente, se sabe que existe, y para configuraciones en que las resistencias a sustituir están en paralelo o en serie. Cuando en un circuito hay varias resistencias conectadas, resulta útil para calcular las corrientes que pasan por el circuito y las caídas de tensión que se producen, encontrar una resistencia que pueda sustituir a otras, de forma que el comportamiento del resto del circuito sea el mismo para ello debemos calcular la Resistencia equivalente. Se pueden encontrar resistencias en circuitos que se pueden considerar mixtos para encontrar resistencias equivalentes en estos circuitos, se pueden aplicar sus operaciones de forma reiterada. Si la resistencia equivalente tiene dos en serie y se encuentran en paralelo con otra, nada impide encontrar una resistencia equivalente a las dos en serie y después repetir el proceso con las que se encuentran en paralelo. Las resistencias son parte importante en la mayoría de sistemas eléctricos que usamos en la vida cotidiana que tengan algún circuito y se debe tener en cuenta que no es necesario gastar demasiadas de estas para ello existen resistencias equivalentes que simplifican las resistencias para utilizar solo una, esta resistencia equivalente, se sabe que existe, y para configuraciones en que las resistencias a sustituir están en paralelo o en serie. Cuando en un circuito hay varias resistencias conectadas, resulta útil para calcular las corrientes que pasan por el circuito y las caídas de tensión que se producen, encontrar una resistencia que pueda sustituir a otras, de forma que el comportamiento del resto del circuito sea el mismo para ello debemos calcular la Resistencia equivalente. Se pueden encontrar resistencias en circuitos que se pueden considerar mixtos para encontrar resistencias equivalentes en estos circuitos, se pueden aplicar sus operaciones de forma reiterada. Si la resistencia equivalente tiene dos en serie y se encuentran en paralelo con otra, nada impide encontrar una resistencia equivalente a las dos en serie y después repetir el proceso con las que se encuentran en paralelo. Al estudiar electricidad y circuitos eléctricos es necesario conocer en una instancia previa los conceptos base de Corriente eléctrica definida como el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material, Voltaje como la diferencia de potencial eléctrico entre 2 puntos de un circuito y Resistencia, la oposición que presentan los materiales al paso de electrones. Estos tres conceptos físicos están relacionados por la ley de ohm -> R=V/I, permitiendo un cálculo teórico previo a la puesta en práctica de circuitos eléctricos, en los cuales se analizará el comportamiento de resistencias, materiales óhmico, no óhmicos, analizar sus diferencias, principio de conservación de la carga y las diferencias entre circuitos en serie y en paralelo, para medir estos valores se recurre al uso de multímetro en sus diferentes estados, permitiendo un acercamiento a los sistemas eléctricos generales que se implementará más adelante en el curso. Junto a esto la discusión asociada a cada laboratorio formará parte del aprendizaje colaborativo y crítico necesario como profesionales del área. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL • Evidenciar por medio de esta práctica la manera en la podemos calcular las resistencias dependiendo de la tabla de código de colores, como también el comportamiento de las resistencias con respecto a los terminales de un potenciómetro, medidos por un multímetro. OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Calcular por medio de las tablas con códigos de colores, el valor de cada resistencia, para luego comprobar dicho cálculo con el valor medido por medio del multímetro. • Utilizar el potenciómetro con el fin de que mida la forma en cómo varía el valor de la resistencia, dependiendo de la ubicación de los cables en los distintos pares de terminales que este contiene. MARCO TEORICO • En electricidad se utilizan dos clases de resistencias variables: el reóstato y el potenciómetro. Los controles de volumen empleados en radios y para contraste y brillo de los receptores de televisión son ejemplos de potenciómetros. Un reóstato consiste especialmente en un dispositivo de dos terminales cuyo símbolo se graficó en las fotocopias dadas. • El punto A y B se conectan al circuito. Un reóstato tiene un máximo valor de resistencia especificado por el fabricante y el valor mínimo o la resistencia entre A y B se puede ajustar en cualquier nivel de variación. • La figura anexa muestra el símbolo de un potenciómetro que es un dispositivo de tres terminales, la resistencia entre los puntos A y B es fija. El punto C representa el brazo variable del potenciómetro, este brazo selecciona diferentes longitudes de la superficie resistiva; así cuando más larga es la superficie entre los puntos A y C mayor es la resistencia en ohmios entre los dos puntos, análogamente la resistencia entre los puntos B y C varia proporcionalmente a la longitud del elemento incluido entre los puntos B y C. • RESISTENCIA: Una resistencia (R)es un dispositivo que se utiliza para que realice un trabajo de oposición al paso de portadores de carga, depende de las cualidades internas del material, de la longitud y el área de la sección transversal, también algunos materiales se vuelven más resistentes cuando son sometidos a cambios de temperatura. La resistencia es muy utilizada en circuitos eléctricos y electrónicos como divisor de voltaje, ya que responde a la ley de Ohm. • CONDENSADORES: Un condensador o capacitor (C) es un elemento usado en circuitos eléctricos y/o electrónicos como un almacenador de energía eléctrica, consta en principio de una disposición de placas paralelas, las cuales generan una diferencia de potencial, cuando son conectadas a una F.E.M (fuerza electromotriz). • INDUCTANCIA: Una inductancia (L) es utilizada en circuitos eléctricos (electrónicos) para producir y/o almacenar energía magnética, consiste en un enrollamiento de alambre generalmente de cobre alrededor de un núcleo de hierro. La unidad básica de medida es el Henrio y también en la práctica se utiliza submúltiplos de ésta, como la mili henrio (mh), micro henrio (μh) etc. • CIRCUITO RC: Este circuito consta de una F.E.M (Fuerza electromotriz), una resistencia y un condensador. • CIRCUITO RL: Este circuito consta de una F.E.M (Fuerza electromotriz), una resistencia y una inductancia. • CIRCUITO RLC: Este circuito consta de una F.E.M (Fuerza electromotriz), una resistencia, un condensador y una inductancia. • OHMETRO: es un instrumento que sirve para medir el valor de las resistencias. Su valor es expresado en ohmios. La precaución más importante para esta medida es que la resistencia no debe, estar conectada con otros, elementos haciendo parte de un circuito y el circuito no debe estar conectado a una fuente. DATOS RESISTENCIAS FIJAS Color 1 2 3 4 5 Color 1 con dígito significativo Naranja 3 Gris 8 Cafe 1 Cafe 1 Naranja 3 Color 2 con dígito significativo Naranja3 Rojo 2 Verde 5 Negro 0 Naranja 3 Color 3 con dígito significativo Rojo 2 10^2 = 100 Negro 0 10^0 = 1 Cafe 1 10^1 = 10 Rojo 2 10^2 = 100 Cafe 1 10^1 = 10 Color 4 Dorado Dorado Dorado Dorado Plateado Tolerancia 5% 5% 5% 5% 10% MATERIALES. • Resistencias varias • Cables de conexión • Multímetros análogos • Material fotocopiado. • Potenciómetro PROCEDIMIENTOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS De acuerdo a las resistencias dadas completar el siguiente cuadro. RESISTENCIAS FIJAS Color 1 2 3 4 5 Color 1 Naranja 3 Gris 8 Café 1 Café 1 Naranja 3 Color 2 Naranja 3 Rojo 2 Verde 5 Negro 0 Naranja 3 Color 3 Rojo 2 10^2 = 100 Negro 0 10^0 = 1 Café 1 10^1 = 10 Rojo 2 10^2 = 100 Café 1 10^1 = 10 Color 4 Dorado Dorado Dorado Dorado Plateado Valor codificado 33*10^2 = 3300 Ω ó 3.3 kΩ 82*10^0 = 82 Ω ó 0.082 kΩ 15*10^1= 150 Ω ó 0.15 kΩ 10*10^2= 1000 Ω ó 1 kΩ 33*10^1= 330 Ω 0.33 kΩ Tolerancia 5% 0.05*3300= 165 Ω 5% 0.05*82= 4.1 Ω 5% 0.05*150= 7.5 Ω 5% 0.05*1000= 50 Ω 10% 0.1*330= 33 Ω Valor medido 3.31 kΩ 0.08 kΩ 0.16 kΩ 1 kΩ 0.33 kΩ Cálculos resistencias fijas • Resistencia 1 (naranja, naranja, rojo, dorado) Valor codificado = 33*10^2 = 3300 Ω ó 3300/1000 = 3.3 kΩ Tolerancia, dorado (5%) = 0.05*3300 = 165 Ω • Resistencia 2 (gris, rojo, negro, dorado) Valor codificado = 82*10^0 =82 Ω ó 82/1000 = 0.082 kΩ Tolerancia, dorado (5%) = 0.05*82 = 4.1 Ω • Resistencia 3 (café, verde, café, dorado) Valor codificado = 15*10^1= 150 Ω ó 150/1000 = 0.15 kΩ Tolerancia, dorado (5%) = 0.05*150 = 7.5 Ω • Resistencia 4 (café, negro, rojo, dorado) Valor codificado = 10*10^2 = 1000 Ω ó 1000/1000 = 1 kΩ Tolerancia, dorado (5%) = 0.05*1000 = 50 Ω • Resistencia 5 (naranja, naranja, café, plateado) Valor codificado = 33*10^1 = 330 Ω ó 330/1000 = 0.33 kΩ Tolerancia, plateado (10%) = 0.1*330 = 33 Ω POTENCIÓMETRO - 1 Mega Ω Posición de mando del potenciómetro Rab Rac Rbc Rac+Rbc Girado todo a la derecha 0.93 mega Ω 0.93 mega Ω 0 mega Ω (0.93+0) mega Ω = 0.93 mega Ω Girado todo a la izquierda 0 mega Ω 0.93 mega Ω 0.93 mega Ω (0.93+0.93) mega Ω = 1.86 mega Ω Girado en cualquier sentido hasta la mitad - (derecha y luego hasta la mitad) 0.22 mega Ω 0.93 mega Ω 0.71 mega Ω (0.93+0.71) mega Ω = 1.64 mega Ω Cálculos potenciómetro (de 1 mega Ω) • Rac+Rbc - Girado todo a la derecha Rac = 0.93 mega Ω, Rbc = 0 mega Ω Rac + Rbc = (0.93+0) mega Ω = 0.93 mega Ω} • Rac+Rbc - Girado todo a la izquierda Rac = 0.93 mega Ω, Rbc = 0.93 mega Ω Rac + Rbc = (0.93+0.93) mega Ω = 1.86 mega Ω • Rac+Rbc - Girado en cualquier sentido hasta la mitad - (derecha y luego hasta la mitad Rac = 0.93 mega Ω, Rbc = 0.71 mega Ω Rac + Rbc = (0.93+0.71) mega Ω = 1.64 mega Ω DISCUSION Teniendo en cuenta la variedad de colores presentes en las resistencias, desde los 2 primeros que representan cifras significativas, el tercero como multiplicador, y el ultimo que define el porcentaje de tolerancia de dicha resistencia, se observa en sus resultados que cada una tendrá un valor codificado único, y que al momento de ser llevado al protoboard, o placa de prueba, el valor medido por medio del multímetro es igual en algunas, y en otras tiende a tener diferencias en decimales, pero da a entender su valor real similar al codificado. También al trabajar con el potenciómetro, se observa que al girar hacia la derecha del todo el cursor, a y b y a con c, quedan con el mismo valor, mientras que b y c quedan en 0, cosa que al girar el cursor todo a la derecha pasa, pero al revés, a y b quedan en 0, mientras que a y c y b y c, quedan con el mismo valor. Al probar de la tercera forma se observa que se sigue manteniendo los valores iguales, solo que aquí al girar todo hacia un lado, y luego regresarlo hacia el lado contrario, pero a la mitad, se divide el valor, a con b, es el complemento de b con c, que al sumarlos da el mismo valor de a con c. En general de las 3 formas, se mantiene el valor de la resistencia, sin haber perdida alguna de esta. CONCLUSION Por medio de la practica realizada, se puede concluir que se le denomina resistencia eléctrica a la oposición al flujo de corriente eléctrica a través de un conductor, donde por medio de diferentes experimentos, se pudo calcular el valor de dichas resistencias, usando la tabla de código de colores, para luego comprobar su valor por medio de un multímetro, y así comparar respuestas, y observar resultados. De ese experimento se puede concluir que, la lectura hecha por el multímetro, midiéndose a una escala de 20 kilo ohmios, es la misma hallada por medio de la tabla del código de colores, donde se analizaban los 2 primeros colores, como cifras significativas, el tercer color como el multiplicador o potencia, y el cuarto color nos sirvió para hallar la tolerancia de dicha resistencia. Con el desarrollo del otro experimento, donde se usaba un potenciómetro y se media el valor de las resistencias en cada una de sus terminales, se pudo concluir, que el valor de la resistencia no se pierde, sino que se reparte por las terminales A, B y C del potenciómetro, dependiendo a donde esta girada, la flecha o cursor. PREGUNTA – RESOLUCION Punto #1 La resistencia es un concepto que involucra otro concepto físico que es la resistividad, consulta que es la resistividad y la conductividad, además cuales son las dependencias de la resistencia de un cuerpo con relación a la longitud, al área y a la temperatura. Resistividad: La resistividad eléctrica hace referencia a un punto en específico del material. Así que lo que se busca definir es la densidad de corriente en el material resistivo causado por el campo eléctrico en el punto. Así que todos los materiales cuentan con una resistividad característica a temperatura ambiente. También, para facilitar las mediciones, se consideran materiales isotrópicos, es decir, tienen las mismas propiedades eléctricas en cualquier dirección. Con esto dicho, podemos definir la siguiente fórmula: La resistividad eléctrica hace referencia a un punto en específico del material. Así que lo que se busca definir es la densidad de corriente en el material resistivo causado por el campo eléctrico en el punto. Así que todos los materiales cuentan con una resistividad característica a temperatura ambiente. También, para facilitar las mediciones, se consideran materiales isotrópicos, es decir, tienen las mismas propiedades eléctricas en cualquier dirección. Con esto dicho, podemos definir la siguiente fórmula: La anterior fórmula representa la resistividad con la letra griega "Rho" (ρ), en el numerador tenemos el campo eléctrico "E" y en el denominador la densidad de corriente "J". Si observamos bien, esta fórmula es muy similar a la ley de ohm, sólo que en lugar de voltaje usamos campo eléctrico, en lugar de corriente es la densidad de corriente y en lugar de resistencia es resistividad. Conductividad: La conductividad eléctrica es la capacidad de la materia para permitir el flujo de la corriente eléctrica a través de sus partículas. Dicha capacidad depende directamente de la estructura atómica y molecular del material, así como de otros factores físicos como la temperatura a la que se encuentre o el estado en el que esté (líquido, sólido, gaseoso). La conductividad eléctrica es lo contrario a la resistividad, es decir, la resistencia al paso de la electricidad de los materiales. Hay entonces materiales buenos y materiales malos conductores eléctricos, en la medida en que sean más o menos resistentes. Resistencia respecto a la longitud: La resistencia de un conductor depende directamente de dicho coeficiente, además es directamente proporcionala su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal). Resistencia respecto a el área: Se calcula multiplicando un valor llamado coeficiente de resistividad (diferente para cada material) por la longitud del mismo y dividiéndolo por su área. La unidad para medir la resistencia eléctrica es el OHM (Ώ). Resistencia respecto a la temperatura: La variación de la temperatura produce una variación en la resistencia. En la mayoría de los metales aumenta su resistencia al aumentar la temperatura, por el contrario, en otros elementos, como el carbono o el germanio la resistencia disminuye. Como ya se comentó, en algunos materiales la resistencia llega a desaparecer cuando la temperatura baja lo suficiente. En este caso se habla de superconductores. Punto # 2 ¿CUál es el código de color para 15478 ohmios, 33 mega ohmios y 487 kilo ohmios? 15478 ohmios Café (1), verde (5), amarillo (4), violeta (7), gris (8) y el multiplicador negro 10^0 = 1, por eso queda igual 15478 ohmios. 33 mega ohmios Naranja (3), naranja (3) y el multiplicador azul 10^6 = 1 '000.000, que en notación científica es mega, por eso queda 33 mega ohmios. 487 kilo ohmios Amarillo (4), gris (8), violeta (7) y el multiplicador es naranja 10^3 = 1.000, que en notación científica es kilo, por eso queda 487 kilo ohmios. Punto #3 ¿Cuál es la explicación del porque algunos materiales son conductores y otros son aislantes? Rta// En un conductor, puede fluir la corriente eléctrica libremente, en un aislante no puede. Los metales tales como el cobre son conductores típicos, mientras que la mayoría de los sólidos no metálicos, se dice que son buenos aislantes, presentando una extremadamente alta resistencia al flujo de las cargas a través suyo. El material "conductor" implica que los electrones más externos de sus átomos están débilmente ligados y libres para moverse a través del mismo. La mayoría de los átomos tienen sus electrones fuertemente ligados y son aislantes. En el cobre, los electrones de valencia están esencialmente libre y se repelen fuertemente unos a otros. Cualquier influencia externa que mueva uno de ellos originará una repulsión de otros electrones que se propagará con un "efecto dominó", a través de todo el conductor. Dicho de manera simple, la mayoría de los metales son buenos conductores eléctricos, la mayoría de los no metales, no lo son. Los metales también son generalmente buenos conductores del calor, mientras que los no metales, no lo son. Asimismo, la mayoría de los materiales sólidos, están clasificados como aislantes, porque ofrecen una gran resistencia al flujo de la corriente eléctrica. Los metales están clasificados como conductores porque sus electrones exteriores no están fuertemente ligados, pero en la mayoría de los materiales, aún los electrones más externos están tan fuertemente ligados, que existe esencialmente un flujo de electrones cero, a través de ellos con voltajes ordinarios. Algunos materiales son particularmente buenos aislantes y se pueden caracterizar por su alta resistividad: 4. Qué se entiende por circuito abierto y corto circuito? Y qué resistencia se mide circuito abierto y corto circuito. Para poder hablar sobre circuito abierto tenemos que saber que este es uno de las 2 propiedades básicas que podemos encontrar en un circuito, donde el circuito cerrado es aquel que se encuentra completo y permite que la corriente fluya con normalidad por cada una de las resistencias y así poder volver a su punto de origen. Por otro lado un circuito abierto es un circuito que impide un correcto flujo de corriente a través de sí mismo debido a que se encuentra incompleto. Este se da cuando hay un agujero o una apertura en la trayectoria de la energía y esta no retorna a su punto de origen. En un circuito abierto no existe continuidad de corriente. Esto es equivalente a tener una resistencia de valor infinito donde ésta absorbe toda la tensión y no deja pasar la corriente. Un corto circuito es es una falla producida en un dispositivo o en una línea eléctrica cuando dos conductores que poseen polaridades distintas entran en contacto, por lo general, por problemas en su cobertura aislante, como por ejemplo al quedar sumergidos en un medio conductor, como puede ser el agua. Debemos tener cuidado al realizar este tipo de operación con cualquier potencial, ya que la resistencia es muy cercana al cero y la corriente que circula muy cercana al infinito y, por lo tanto, es muy probable que la conexión no resista, se queme o estalle. Un cortocircuito es equivalente a utilizar una resistencia de valor muy cercano a 0 ohmios, que es lo mismo que un trozo de bobina o cable en corriente continua. WEBGRAFIA. • PRACTICAS DE ELECTRICIDAD DE ZABAR. • FÍSICA SERWAY TOMO 2 • FISICA HALLIDAY RESNICK. • PAGINAS WEB • http://www.monografias.com/trabajos12/label/label.shtml • https://www.electronicafacil.net/tutoriales/Los-condensadores.html • https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/capacitor-lab/latest/capacitor- lab.html?simulation=capacitor lab&locale=es • https://www.calcuvio.com/codigo-resistencias https://www.electronicafacil.net/tutoriales/Los-condensadores.html https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/capacitor-lab/latest/capacitor- https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/capacitor-lab/latest/capacitor- https://www.calcuvio.com/codigo-resistencias ANEXOS.
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