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CIRCUITOS EN SERIE Y PARALELO 1. OBJETIVOS: A. Armar y conectar circuitos en serie y paralelo. B. Lectura del valor óhmico de la resistencia según el código de colores. C. Hallar y calcular la resistencia equivalente en cada circuito. 2. FUNDAMENTO TEORICO: 2.1. Multímetro Un multímetro es un instrumento que permite medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y diferencia de potenciales o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna. 2.1.1. Funcionamiento El funcionamiento se basa en la utilización de un galvanómetro que se emplea para todas las mediciones. Para poder medir cada una de las magnitudes eléctricas, el galvanómetro se debe completar con un determinado circuito eléctrico que dependerá también de dos características del galvanómetro: la resistencia interna (Ri) y la inversa de la sensibilidad. Esta última es la intensidad que, aplicada directamente a los bornes del galvanómetro, hace que la aguja llegue al fondo de escala. Un galvanómetro es un instrumento que se usa para detectar y medir la corriente eléctrica. Este instrumento consta de una bobina, por la cual circula la corriente que se quiere medir, y de un imán. El campo magnético generado por la bobina, produce una fuerza de atracción o repulsión con el imán que se traduce en una rotación de una aguja. Figura 1. Multimetro DT 830. 2.1.2. Descripción de los controles Figura 2. Multímetro. En la Figura 2 se muestra un multímetro genérico donde se observa la llave selectora (1), con la que se elige la posición correspondiente a la medición que se quiere efectuar. El punto central superior (OFF) es la posición de apagado, donde debe quedar cuando no se lo utiliza (para protección del instrumento y su batería). Para cada posición de la 2 llave, se observa un valor que indica el valor máximo que se puede medir en esa posición. Si se supera dicho valor el display (2) mostrará 1_ _ _, indicando que se ha excedido el fondo de la escala del instrumento. En general, para todas las mediciones, las puntas de prueba del multímetro van insertadas en dos conectores: el positivo (4) y el negativo (3) COM. El conector positivo tiene una etiqueta donde se indica que mediciones se realiza con este conector (V, mA, Ω). En caso que la corriente que se quiere medir supere los 200mA (y sea menor a 10A), la punta de pruebas debe insertarse en el zócalo (5) -10ADC- y la llave selectora debe llevarse a la posición 10A. 2.1.3. Rangos del multímetro Voltaje Directo Vcc (DC): Voltaje Alterno Vca (AC): Corriente Continua “cc” (DC): 3 Resistencia: 2.2. Protoboard (Tablero de conexión de redes eléctricas de baja tensión) Los protoboard son pequeñas tablas con perforaciones en toda su área, en las cuales se colocan diversos componentes electrónicos, se distinguen por tener filas y columnas con lo que se puede saber en qué ubicación posicionar cada pieza, también cuentan con 2 rieles a los lados, los cuales se usaran como las líneas Positivas y Negativas de nuestro circuito. Figura 3. Carril positivo y negativo del Protoboard. En la imagen de arriba observamos que de cada lado del protoboard tenemos 2 rieles cada uno con un color rojo y uno azul, esto es muy importante ya que en ocasiones cuando queremos conectar un componente a positivo o negativo, no queremos tener que hacer un puente de 15 centímetros que al final solo nos traería cable y más cable 4 flotando en nuestro protoboard, por tal se pueden puentear directamente en cualquiera de los 2 rieles, sin embargo tendríamos que tener 2 fuentes de voltaje para que los 2 rieles fueran operativos y eso solo nos traería problemas por lo que simplemente tomaremos 2 cables de unos 10 centímetros o menos y conectaremos el azul del riel 1 con el azul del riel 2, posteriormente el rojo del riel 1 con el rojo del riel 2 y con esto nuestros 2 rieles podrán ser funcionales con una sola fuente, a continuación un ejemplo de cómo debe de quedar: Figura 4. Ejemplo unión de los carriles positivos y negativos de protoboard. 2.3. Resistencia Eléctrica La resistencia eléctrica es la oposición (dificultad) al paso de la corriente eléctrica. Sabemos que la corriente eléctrica es el paso (movimiento) de electrones por un circuito o, a través de un elemento de un circuito (receptor). Según lo dicho podemos concluir que "la corriente eléctrica es un movimiento de electrones". Dependiendo del tipo, material y sección (grosor) de cable o conductor por el que tengan que pasar los electrones les costará más o menos trabajo. Un buen conductor casi no les ofrecerá 5 resistencia a su paso por él, un aislante les ofrecerá tanta resistencia que los electrones no podrán pasar a través de él. Ese esfuerzo que tienen que vencer los electrones para circular, es precisamente la Resistencia Eléctrica. 2.3.1. Tipos de resistencias En función de su funcionamiento tenemos: Resistencias fijas: Son las que presentan un valor que no podemos modificar. Resistencias variables: Son las que presentan un valor que nosotros podemos variar modificando la posición de un contacto deslizante. A este tipo de resistencia variable se le llama Potenciómetro. Resistencias especiales: Son las que varían su valor en función de la estimulación que reciben de un factor externo (luz, temperatura...). Por ejemplo las LDR son las que varían su valor en función de la luz que incide sobre ellas. 2.3.2. Aplicaciones Las resistencias eléctricas las podemos ver en: Los calentadores de agua: Las resistencias calentadoras convierten energía eléctrica en calor. Procedimiento descubierto por James Prescott Joule cuando en 1841 al hacer circular corriente eléctrica a través de un conductor se liberó calor por encontrar resistencia. 6 La plancha para el cabello: Los materiales conductores (metales y aleaciones) no son "conductores perfectos", sino que tienen una resistividad eléctrica al paso de la corriente eléctrica. La resistividad es una desventaja cuando se requiere transportar energía eléctrica, pero es deseable cuando se busca generar calor. Esto se debe a que por el efecto joule, los calefactores resistivos generan calor proporcionalmente al cuadrado de la corriente eléctrica que fluye a través de ellos. Los bombillos: Los bombillos que todos tenemos en nuestros hogares se comporta como una resistencia, pues limita el paso de la corriente, disipa calor, y a diferencia de una resistencia, emite luz. 2.3.3. Código de colores El código de colores para 4 y 5 bandas respectivamente se puede apreciar en la siguiente tabla: 7 Tabla 1. Código de colores para 4 y 5 bandas. 3. LISTA DE MATERIALES Tablero de conexiones (Protoboard). 02 Resistencia de 220 Ω a ½ watt 01 Resistencia de 470 Ω a ½ watt 01 Resistencia de 10 Ω a ½ watt 02 Resistencia de 100 Ω a ½ watt Multímetro 01 Resistencia de 1000 Ω a ½ watt 01 Resistencia de 10k Ω a ½ watt 01 Resistencia de 4.7k Ω a ½ watt 8 Cables de teléfono Pinzas de punta y corte 4. PROCEDIMIENTO 4.1. Tabla N° 1: 1. Arme en el Protoboard el circuito mostrado en la figura 05: Figura 05 2. Medimos cada resistencia con el multímetro y utilizando multisim para obtener los valores en 3 formas (Código de colores, Multímetro y Multisim). Ver Anexos. RESISTENCIA R1 R2 R3 R4 R5 RT Lectura según el código de colores 220 470 10 100 1000 1800 Medición con el ohmímetro 217 467 10.4 98 980 1770 Medición con Multisim 217 467 10.4 98 980 2003 3. Con los valores ya medidos teóricamente y experimentalmente, calculamos el porcentaje de error: %Error=(Rt medido−RtsimuladoRtsimulado )∗100% 9 %Error=(1800Ω−1770Ω1800Ω )∗100% %Error=1.67% 4.2.Tabla N° 2: 1. Arme en el Protoboard el circuito mostrado en la figura 06: Figura 06 2. Medimos cada resistencia con el multímetro y utilizando multisim para obtener los valores en 3 formas (Código de colores, Multímetro y Multisim). Ver Anexos. 3. C o n l o s v a l o r e s y a m e d i d o s t e ó r i c a m e n t e y e x p e r i m e n t a l m e n t e , calculamos el porcentaje de error: %Error=(Rt medido−RtsimuladoRtsimulado )∗100% %Error=( 9.29Ω−9.287Ω9.287Ω )∗100% %Error=0.03% 4.3. Tabla N° 3: 10 RESISTENCIA R1 R2 R3 R4 RT Lectura según el código de colores 10 470 220 1000 9.29 Medición con el ohmímetro 10.4 467 217 980 9.60 Medición con Multisim 10.4 467 217 980 9.287 1. Arme en el Protoboard el circuito mostrado en la figura 07: Figura 07 2. Medimos cada resistencia con el multímetro y utilizando multisim para obtener los valores en 3 formas (Código de colores, Multímetro y Multisim). Ver Anexos. RESISTENCI A R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 RT Lectura según el código de colores 10 47 0 22 0 100 0 10 0 22 0 10k 4.7k 10 0 449.3 Medición con el ohmímetro 10. 4 46 7 21 7 998 10 0 21 9 10.1 k 4.68 k 99 444 Medición con Multisim 10. 4 46 7 21 7 998 10 0 21 9 10.1 k 4.68 k 99 909.23 6 3. Con los valores ya medidos teóricamente y experimentalmente, calculamos el porcentaje de error: %Error=(Rt medido−RtsimuladoRtsimulado )∗100% 11 %Error=( 449.3Ω−444Ω449.3Ω )∗100% %Error=1.18% 5. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES En conclusión se aprendió a medir de forma teórica las resistencias mediante tablas de colores, de forma virtual utilizando el Multisim y también utilizando el multímetro, además de aplicar las fórmulas de circuitos en serie y paralelo que se enseñó en la clase anteriormente. 6. ANEXOS ANEXO 1. Fotos de la utilización del multímetro y Multisim para la tabla N° 1. ANEXO 2. Fotos de la utilización del multímetro y Multisim para la tabla N° 2. 12 ANEXO 3. Fotos de la utilización del multímetro y Multisim para la tabla N° 3. 13 1. OBJETIVOS: 2. FUNDAMENTO TEORICO: 2.1. Multímetro 2.1.1. Funcionamiento 2.1.2. Descripción de los controles 2.1.3. Rangos del multímetro 2.2. Protoboard (Tablero de conexión de redes eléctricas de baja tensión) 2.3. Resistencia Eléctrica 2.3.1. Tipos de resistencias 2.3.2. Aplicaciones 2.3.3. Código de colores 3. LISTA DE MATERIALES 4. PROCEDIMIENTO 4.1. Tabla N° 1: 4.2. Tabla N° 2: 4.3. Tabla N° 3: 5. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES 6. ANEXOS
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