eb102 student spn

CURSO EB-102DC CIRCUITO-II

Manual del Estudiante

LECCIÓNES DE LABORATORIO

DEGEM® SYSTEMS

Copyright © 1994 propiedad I.T.E. Innovative Technologies in Education.

Todos los derechos reservados. Este libro o cualquiera de sus partes no deben reproducirse de ninguna forma sin el permiso escrito previo de I.T.E. Esta publicación esta basada en la metodología exclusiva de Degem Systems Ltd.

Con el interés de mejorar sus productos, los circuitos, sus componentes y los valores de estos pueden modificarse en cualquier momento sin notificación previa.

Primera edición en español impresa en: 1994 Segunda edición en español impresa en: 2004

Cat. No. 9031310205 (SPN, DEGEM)

TABLA DE CONTENIDO

Laboratorio 1: Teorema de Thevenim I 1-1

Laboratorio 2: Teorema de Thevenim II 2-1

Laboratorio 3: El Potenciómetro I 3-1

Laboratorio 4: El Potenciómetro II 4-1

Laboratorio 5: El Teorema de Millman 5-1

Laboratorio 6: Teorema de Superposición 6-1

Laboratorio 7: Fuentes de Tensión 7-1

Laboratorio 8: Máxima Transferencia de Potencia 8-1

Laboratorio 9: Redes de Tres Terminales 9-1

Laboratorio 10: Diagnostico - Preparación 10-1

Laboratorio 11: Diagnostico - Prueba 11-1

Laboratorio 12: Maratón de Diagnostico 12-1

EB-102 1 -1

LECCIÓN No. 1: TEOREMA de THEVENIM I Tras completar la lección, Ud. podrá:

1. Determinar V (Thevenin) a partir de mediciones realizadas con un voltímetro.

2. Determinar R (Thevenin) a partir de mediciones realizadas con un óhmetro.

3. Conectar el circuito equivalente de Thevenin.

4. Probar el circuito original y el circuito equivalente de Thevenin para comprobar si proveen la misma corriente y tensión con diferentes cargas.

DISCUSION

El teorema de Thevenin puede ser usado para convertir cualquier red de dos terminales en un circuito equivalente que contiene una fuente de tensión en serie con una resistencia: el equivalente Thevenin.

Para realizar la conversión, calcule en primer término la salida en circuito abierto. Este será el valor de la tensión equivalente de Thevenin, o V(Thevenin).

Luego, cortocircuite todas las fuentes de tensión sin cargar la salida. Calcule la resistencia equivalente que se ve desde los terminales de salida. Este es el valor de la resistencia R(Thevenin).

AUTOEXAMEN

1. La tensión de Thevenin se define como:

La tensión de arranque del circuito. La tensión cuando se cortocircuita la entrada. La tensión de circuito abierto. La tensión de carga.

Antes de comenzar esta sección, Ud. debe saber:

Cómo hallar V(Thevenin) en un circuito eléctrico. Cómo hallar R(Thevenin) en un circuito eléctrico. Convertir cualquier circuito eléctrico en su equivalente Thevenin.

EB-102 1 -2

2. La resistencia de Thevenin es medida:

Con la tensión de entrada conectada. Con la tensión de entrada desconectada (en circuito abierto). Con el resistor de carga reemplazado por la tensión de entrada. Con la tensión de entrada reemplazada por un cortocircuito.

EQUIPO

Para realizar la práctica de laboratorio, se precisa el siguiente equipo:

Bastidor PUZ-2000 Tablero Maestro Plaqueta de circuito impreso EB-121 Generador de señales Osciloscopio de doble trazo Miliamperímetro

PROCEDIMIENTO

1. Deslice la plaqueta EB-102 en las guías, hasta conectarla al PUZ-2000.

2. Estudie el circuito mostrado en la figura de la izquierda (el circuito original):

EB-102 1 -3

3. Conecte el circuito que se muestra en la figura:

4. Mida la tensión de salida en circuito abierto de la red. Anote el resultado. Este es el valor de V(Thevenin).

V(Thevenin) =_____(V)

5. Lleve la salida de la fuente PS-1 del circuito de la derecha (circuito equivalente Thevenin) a la tensión de Thevenin =_______ V.

6. Miremos nuevamente el circuito:

EB-102 1 -4

7. Para medir R(Thevenin), debe colocarse un cortocircuito en vez de la fuente de 12V.

a. Desconecte los terminales de la fuente, y ponga el terminal izquierdo de R1 a masa.

b. Conecte el multímetro como óhmetro en los terminales de salida.

c. Mida la resistencia de salida y anótela. Esta es R(Thevenin).

R(Thevenin) =_______ (KΩ)

8. Retire el cortocircuito de los terminales de la fuente de 12 V. 9. Conecte el multímetro como óhmetro en RV1 y R6 y luego ajuste RV1

hasta que los valores de la resistencia sean iguales a

R(Thevenin) = _____(KΩ).

Ud. ha comprobado que la fuente de alimentación PS-1 y RV1 + R6

forman el equivalente Thevenin del circuito formado por una fuente de alimentación de 12 Volt, R1, R2 y R3.

Para verificar que el circuito original y su equivalente Thevenin son realmente equivalentes, realicemos algunas mediciones.

EB-102 1 -5

Carga Vsal (V) Isal (mA)R4

R5

Cortocircuito

Circuito Original

Cargue al circuito original con R4. Mida Vsal e Isal e ingréselas en la tabla. Reemplace la carga R4 con R5. Mida Vsal e Isal e ingréselas en la tabla. Reemplace R5 con un cortocircuito. Mida Vsal e Isal e ingréselas en la tabla.

10. Repita estas pruebas en el circuito equivalente de Thevenin: Cargue al circuito original con R4. Luego, utilizando R5 como carga, repita el procedimiento. Finalmente, cortocircuite la salida.

Para cada valor de la carga, mida Vsal e Isal e ingréselas en la tabla.

Carga Vsal (V) Isal (mA)R4

R5

Cortocircuito

Circuito Equivalente de Thevenin

11. En esta parte del experimento, el Modo de Práctica, el sistema EB-2000 alterará el circuito en la plaqueta EB-102.

Aplique sus conocimientos teóricos para determinar qué parte del circuito ha cambiado.

12. El circuito ha sido modificado. Repita el procedimiento para medir V(Thevenin) y R(Thevenin).

13. Mida la tensión de salida a circuito abierto. Este es el valor de V(Thevenin). Ingréselo:

V(Thevenin) =______ (V)

14. Para medir R(Thevenin), cortocircuite la entrada al circuito, reemplazando a la fuente de alimentación de 12V.

a. Desconecte los terminales de 12V en el tablero y coloque a masa el terminal izquierdo de R1.

EB-102 1 -6

b. Conecte el multímetro a los terminales de salida del circuito.

c. Mida la resistencia de salida. Esta será R(Thevenin). Ingrese su valor:

R (Thevenin) =_____(KΩ)

15. ¿Qué resistor fue desconectado?

R1 R2 R3 No se ha desconectado ningún resistor. Cualquier resistor puede ser desconectado.

16. En este segundo ejercicio de práctica, un resistor ha sido

cortocircuitado. Repita el procedimiento para volver a medir V(Thevenin) y R(Thevenin).

17. Mida la tensión de salida en circuito abierto de la red. Este es el valor

de V(Thevenin).

V(Thevenin) = ________(V)

18. Para medir R(Thevenin), cortocircuite la entrada al circuito (quite la fuente de alimentación de 12V). Desconecte los terminales de 12V en el tablero, y ponga el terminal izquierdo de R1 a masa.

Conecte el multímetro en los terminales de salida del circuito, mida y registre la resistencia de salida. Esta es R(Thevenin).

R (Thevenin) =______ (KΩ)

19. El componente cortocircuitado es:

R1

R2 R3 La fuente de 12 V.

EB-102 2 -1

LECCIÓN No. 2: TEOREMA de THEVENIM II Esta lección contiene preguntas de repaso. Estas preguntas pondrán a prueba su conocimiento de la lección previa: Teorema de Thevenin I. PREGUNTAS de RESUMEN

1. La tensión de Thevenin es:

Siempre igual a la tensión de entrada. Nunca mayor que la tensión de entrada. Siempre igual a la mitad de la tensión de entrada. Siempre menor que la tensión de entrada.

2. Cuando una tensión inicial de 6 V se conecta en serie con tres resistores iguales de 2/3Ω, el circuito equivalente de Thevenin es:

VTh = 6 V y RTh = 3 KΩ. VTh = 3 V y RTh = 2Ω. VTh = 6 V y RTh = 2Ω . VTh = 6 V y RTh = 1||2 =2/3Ω.

3. Al conectar una fuente de 6 V a tres resistores de 1 KΩ en paralelo, el

circuito de Thevenin, visto desde los terminales del resistor de carga, es:

VTh = 6 V y RTh = 0 KΩ. VTh = 6 V y RTh = 1 KΩ. VTh = 6 V y RTh = 3 KΩ. VTh = 6 V y RTh = 0.333 KΩ.

Refiérase al circuito en la siguiente figura:

EB-102 2 -2

4. Desconectar R3 produce:

VTh = 12V, RTh = R1 + R2.

VTh = 12V, RTh = R1 || R2.

VTh= 6V, RTh = R1 + R2.

VTh = 6V, RTh = R1 || R2.

5. Observe la figura de la pantalla anterior. Cortocircuitar R3 produce: VTh = 12V, RTh = R1 + R2.

VTh = 6V, RTh = R1 + R2.

VTh = 0V, RTh = R1 || R2.

VTh = 0V, RTh = R2.

V = 12V R = R1 + R2.

V = 6V R = R1 + R2.

V = 0V R = R1 || R2.

V = 0V R = R2.

EB-102 3-1

LECCIÓN No. 3: EL POTENCIOMETRO I Tras completar la lección, Ud. podrá:

1. Conectar un potenciómetro como un divisor de tensión.

2. Medir la tensión de salida de un potenciómetro, si está conectado como divisor de tensión, con o sin carga.

3. Hacer un gráfico de las relaciones entre la rotación del cursor y la tensión de salida.

DISCUSION

Un potenciómetro posee una aguja rotativa que hace contacto con una resistencia.

El potenciómetro

Al girar el dial, varía la posición de la aguja. Ello hace que la resistencia desde la aguja hasta cada uno de los terminales fijos varíe.

Sin embargo, la suma de ambas resistencias permanece constante. Así, se crea un divisor de tensión en el cual la resistencia total es constante. La resistencia de salida cambia de acuerdo a la posición del cursor del potenciómetro. Por ende, la tensión de salida varía proporcionalmente a la posición del cursor.

Si la resistencia total es R, y la resistencia sobre la cual se mide la salida n * R, entonces la tensión de salida Vsal vale:

Vsal = n * Vin

EB-102 3-2 AUTOEXAMEN

1. Antes de iniciar esta Lección asegúrese de saber:

Calcular la tensión del cursor del potenciómetro sin carga.

Calcular la tensión del cursor del potenciómetro cargado por un resistor.

Encontrar la relación entre el ángulo del cursor y la tensión de salida.

Estudie el siguiente esquema:

2. En este circuito, la tensión en el cursor es:

Menor que PS-1.

Siempre Menor que PS-1 *

Menor o igual que PS-1 *

Igual a PS-1*

3. Refiérase a la figura nuevamente. Asuma que PS-1 = 12 V, R16 = 2.2 KΩ y

P1 = 4.7 KΩ. El posible rango de tensiones en el cursor es:

8.17 a 12 V. 0 a 6.9 V. 0 a 8.17 V. 6.9 a 12 V.

EB-102 3-3

EQUIPO

El siguiente equipo es necesario para la realización de la práctica:

Módulo PUZ-2000 Placa de circuito EB-102 DMM (multímetro digital)

PROCEDIMIENTO


2. Mida y registre la resistencia total del potenciómetro:

R(total) =________ ( Ω)

3. Estudie el siguiente esquema:

4. Gire el potenciómetro a fondo en sentido antihorario, y gire luego el dial en sentido horario un 20% de su capacidad de rotación. Mida la resistencia entre el cursor y masa. R = ____(Ω)

5. Conecte la fuente de alimentación PS-1 al potenciómetro del modo mostrado:

EB-102 3-4

6. Lleve PS-1 a 6 V. Mida las tensiones en vacío y con las cargas R17 y R18

respectivamente.

Rotación (%) Resistencia (Ω) VsalSin carga

Vsal R18

load Vsal R17

load

20%

7. Mida la tensión de salida entre el cursor y masa.

8. Conecte R17 al cursor y mida nuevamente las tensiones.

9. Reemplace R17 con R18.

10. Repita este procedimiento para rotaciones de 40%, 60%, 80% y 100%. La resistencia del potenciómetro debería ser:

% rotación * resistencia total

Siga este procedimiento:

Desconecte PS-1. Mida la resistencia del potenciómetro con un óhmetro y anótela.

Vuelva a conectar PS-1. Mida y anote Vsal sin carga. Conecte R17. Mida y anote Vsal. Conecte R18 en vez de R17. Mida y anote Vsal.

Rotación (%) Resistencia (Ω) Vsalsin carga

VsalR18 carga

VsalR17 carga

20%40%60%80%100%

11. Haga un gráfico de Vsal medida (en el eje vertical) en función del porcentaje de rotación (en el eje horizontal) para las tres condiciones de carga.

EB-102 4-1

LECCIÓN No. 4: EL POTENCIOMETRO II Esta lección contiene preguntas de repaso. Estas preguntas probarán su conocimiento de la lección anterior: El Potenciómetro I.

PREGUNTAS de RESUMEN

Estudie el circuito del potenciómetro:

1. El cargar la salida de un potenciómetro:

No tiene efecto en Vsal. Siempre incrementa Vsal. Siempre disminuye Vsal. Duplica la Vsal.

2. Al aumentar el valor de la resistencia de carga:

Crece la tensión de salida. Decrece la tensión de salida. No afecta a la tensión de salida.

3. Refiérase a la figura. Suponga que PS-1 =12 V, R16 = 4.7 KΩ, P1 =10 KΩ

y R17 = 10 KΩ están conectados. El rango de la tensión de salida es:

6.18 a 12 V. 0 a 6.18 V. 0 a 8.16 V. 8.16 a 12 V.

EB-102 4-2

4. Suponga que PS-1 = 12 V y R16 = 4.7 KΩ, P1 = 10 KΩ y R17 = R18 = 10 KΩ están conectados. La tensión de salida puede ser:

0 a 6.75 V 0 a 4.97 V 0 a 5.67 V 0 a 3.21 V

5. Refiérase nuevamente a la figura. Suponga que PS-1 =12 V, R16 =4.7 KΩ,

P1 = 10 KΩ y R17 = 10 KΩ están conectados. Cuando el potenciómetro es rotado a la posición de 60%, la tensión de salida es:

5.55 V. 4.75 V. 3.61 V. 8.75 V.

EB-102 5-1

LECCIÓN No. 5: EL TEOREMA de MILLMAN Tras completar esta lección, Ud. podrá:

1. Aplicar el teorema de Millman para calcular la tensión de salida aplicada a una carga resistiva alimentada con múltiples fuentes de tensión.

2. Comprobar experimentalmente el teorema de Millman.

DISCUSION

Al contrario de las fuentes ideales, las fuentes de tensión que usamos en la práctica (baterías, generadores, etc.) poseen resistencia interna.

Muchas veces deseamos conectar fuentes de tensión en paralelo para alimentar a una carga. La predicción de la tensión resultante en la carga es difícil, ya que cada fuente de tensión posee una resistencia interna diferente.

El teorema de Millman permite calcular la tensión en la carga.

La tensión de salida es dada por la siguiente fórmula:

Vout= + + +…..…

______________________________

+ + +………

Nota: Si R3 es la carga, entonces V3 = 0.

FORMULAS

Millman’s Theorem

Vout= + + +…..…

______________________________

+ + +………

EB-102 5-2

AUTOEXAMEN

Antes de iniciar esta lección asegúrese de poder calcular la tensión en un circuito con dos fuentes utilizando el teorema de Millman.

1. El teorema de Millman es utilizado para analizar circuitos eléctricos con:

Una fuente de tensión. Dos fuentes de tensión. Dos o más fuentes de tensión conectadas en paralelo. Dos o más fuentes de tensión conectadas en serie.

Estudie el siguiente circuito:

2. En la figura, asuma que PS-1 = 6 V, PS-2 = 4 V (¡note su polaridad!), R13 = 270Ω, R14 = 100 Ω y R15 = 330Ω. La tensión en R15 es:

3.86 V. -1.30 V. -1.06 V. -3.86 V.

EQUIPO

El equipo necesario para esta práctica es:

Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-102 Uno o dos DMM (multímetros digitales)

EB-102 5-3

PROCEDIMIENTO

1. Deslice la plaqueta EB-102 en las guías, hasta conectarla al PUZ-2000. Conecte el circuito como se muestra:

2. Ajuste PS-1 a 6 V y PS-2 a -4 V.

3. Nota: si dispone de dos DMM, conecte uno como voltímetro y el otro como amperímetro. De no ser así, conecte un cordón de puenteo en serie para unir el circuito con R15.

EB-102 5-4

4. Mida e ingrese la tensión de salida sobre R15:

Vsal =________ (V)

Reemplace el puente en serie con R15 por un miliamperímetro para medir Isal.

Isal = __________(mA)

5. Usando la fórmula, calcule Vsal e Isal para este circuito.

Vsal = ________ (V)

Isal = __________(mA)


Estudie este diagrama esquemático antes de responder las preguntas:

1. En la figura, asuma que PS-1 = 6 V, R13 = 270Ω, R14 = 100 Ω y R15 = 330Ω. La tensión en R15 es 0 V. La tensión de la fuente de tensión PS-2 es:

-4.3 V. +5.6 V. -2.2 V. -1.6 V.

2. Refiérase a la figura. Asuma que PS-1 = 6 V, PS-2 = 4V, R13 = 270 Ω y

R15 = 330Ω. La corriente en R15 es 3 mA (circulando hacia el nodo puesto a tierra). El valor de R14 es:

210 Ω 381 Ω322 Ω 83 Ω

EB-102 5-5

3. En la figura, asuma que PS-2 = 6 V, R13 = 270Ω, R14 = 470 Ω y R15 = 330 Ω. La tensión en R15 es 1 V (la intensidad de la corriente fluye hacia tierra). ¿Cuánto vale la tensión de PS-1?

2.26 V. 5.83 V. 6.48 V. 8.22 V.

EB-102 6-1

LECCIÓN No. 6: TEOREMA de SUPERPOSICION Tras completar esta lección, Ud. podrá:

1. Medir la corriente de carga y la tensión en un circuito con más de dos fuentes de tensión.

2. Comprobar el teorema de superposición a partir de mediciones de tensión y corriente.

DISCUSION

Con frecuencia debemos analizar circuitos eléctricos con varias fuentes de tensión.

El método de superposición es muy útil para dicho fin. Mediante este método, analizamos el circuito como si sólo hubiese una fuente activa, mientras todas las demás fuentes están desactivadas. Este procedimiento se repite tantas veces como fuentes haya.

Para determinar la tensión en cualquier parte del circuito, o la corriente en cualquier rama:

Calcule la tensión o la corriente debida a cada fuente activa (por separado).

Súmelas algebraicamente para hallar la tensión o la corriente resultantes.

AUTOEXAMEN

Antes de avanzar, asegúrese de poder calcular tensiones o corrientes en circuitos con múltiples fuentes mediante el teorema de superposición.

1. Cuando utilizamos el teorema de superposición en un circuito:

Analizamos todas las fuentes de tensión a la vez. Ignoramos todas las fuentes de tensión. Analizamos sólo una fuente de tensión activa a la vez.

2. Cuando analizamos un circuito, una fuente por vez, las otras fuentes

son remplazadas por: Resistores estándar. Cortocircuitos.

Circuitos abiertos. EB-102 6-2

EQUIPO

El siguiente equipo es necesario para la realización del experimento:

Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-102 Uno o dos multímetros digitales

PROCEDIMIENTO


2. Estudie el circuito mostrado:

3. Estudie el circuito de la figura siguiente:

EB-102 6-3

Note cómo debe conectarse el amperímetro para medir corriente.

Nota: Si posee dos multímetros, conecte uno como voltímetro y el otro como amperímetro, para medir la tensión en R15.

FUENTE DE TENSION Vsal (V) Isal (mA)Debida solamente a PS-1Debida solamente a PS-2 Total

4. Cortocircuite los terminales de PS-2. Luego, fije PS-1 en 4.5 V.

5. Conecte un puente en serie con R15. Mida Vsal y regístrela.

Reemplace el puente en serie con R15 con un miliamperímetro. Mida Isal e ingrese su valor.

6. Cortocircuite las terminales PS-1 como se muestra en la figura. Fije PS-2 en -7.5 V.

7. Ingrese en la tabla las lecturas de Vsal e Isal (debidas a PS-2 únicamente).

8. Calcule la tensión y la corriente totales.

9. Desconecte el puente que anula PS-1. Lleve su tensión a 4.5 V. Mida e ingrese Vsal e Isal.

Vsal =________ (V)

Isal =________ (mA)

EB-102 6-4


Estudie el siguiente diagrama esquemático:

1. La tensión resultante en el resistor es:

La suma de las tensiones parciales. El promedio de las tensiones parciales. La raíz cuadrada de la suma algebraica de las tensiones parciales. La suma de los valores absolutos de las tensiones parciales.

2. El teorema de superposición es válido para el calculo de:

Tensiones. Corrientes. Tanto tensiones como corrientes. Cualquier magnitud eléctrica.

3. Cada tensión parcial hallada mediante el método de superposición es:

Igual a la tensión resultante. Siempre menor que la tensión resultante. Siempre mayor que la tensión resultante. Puede ser mayor, menor o igual a la tensión resultante.

4. Suponga que PS-1 = 12 V, PS-2 = 4 V (note su polaridad), R13 =270Ω, R14 = 470 Ω y R15 = 180Ω. Las tensiones parciales en R15 son:

3.9 V ; -0.747 V. 3.9 V ; -0.47 V. 2.39 V ; -0.747 V.

5.12 V ; -0.47 V. EB-102 6-5

5. En la figura, asuma que PS-1 = 6 V, PS-2 = 6 V, R13 = 270Ω, R14 = 470 Ω y R15 = 180 Ω. La corriente parcial en R15 es:

Nota: asuma que PS-2 no está en cortocircuito.

5.7 mA, -6.7 mA. 10.8 mA, -6.22 mA. 8.4 mA, -4.7 mA. 9.1 mA, -5.2 mA.

EB-102 7-1

LECCIÓN No. 7: FUENTES de TENSION Tras completar esta lección, Ud. podrá:

1. Determinar la resistencia interna de una fuente de tensión a partir de mediciones.

2. Determinar la regulación de la tensión en una fuente de tensión.

3. Comparar la calidad de regulación de distintas fuentes de tensión.

DISCUSION

Se puede demostrar que una fuente de tensión real (por ejemplo una fuente de alimentación o una batería) equivale a una fuente de tensión ideal en serie con una resistencia.

En este experimento, Ud. medirá la característica de carga, y calculará la resistencia interna y la tensión de salida de una fuente real.

AUTOEXAMEN

Antes de iniciar esta lección asegúrese de conocer las propiedades básicas de las fuente de tensión y cómo calcular la regulación de una fuente de tensión. 1. La resistencia interna de una fuente de tensión debe ser:

Muy grande. Muy pequeña. Igual a la resistencia externa.

2. Al aumentar la resistencia interna de una fuente de tensión

conectada a una carga externa:La tensión en los terminales de la fuente aumenta. La tensión en los terminales de la fuente disminuye. La tensión de salida permanece constante.

EQUIPO


Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-102

Uno o dos multímetros digitales EB-102 7-2

PROCEDIMIENTO


2. Estudie el circuito de la figura:

El cursor del potenciómetro puede conectarse a masa para funcionar como resistor variable (reóstato).

3. Conecte el circuito como se muestra:

El potenciómetro está ahora conectado como reóstato, en serie con R16, para actuar como carga variable para la fuente de alimentación.

EB-102 7-3

4. Fije PS-1 en 5V.

Lea las siguientes instrucciones cuidadosamente. No mida aún.

5. En este experimento, Ud. medirá y registrará la tensión e corriente en el circuito para varias posiciones del potenciómetro de carga, empezando con una rotación de 0%.

Para cada posición, mida primero la tensión en P1 + R16. Luego, coloque en serie con R16 un miliamperímetro para medir Isal.

Note: Si posee dos multímetros, conecte uno como voltímetro y el otro como amperímetro, para medir la tensión y la corriente.

Luego, calcule la resistencia de la carga usando la ley de Ohm.

6. Luego, realizará la misma medición sobre P1 solamente.

Asegúrese de no hacer girar a P1. Conecte el voltímetro a P1, como se ve en la figura.

El potenciómetro actúa como una carga variable para la fuente.

R16 está en serie con la resistencia interna de PS-1 y representa el equivalente Thevenin de dicha resistencia interna.

EB-102 7-4

Corriente Io (mA)

Io (mA) Vsal (V) Rcarga (Ω)

P1+R16 P1+R16 P1 P1+R16 P1

50 mA40 mA30 mA20 mA15 mAMínimo

7. Para cada posición de P1 obtenga la corriente nominal ±3 mA. Mida entonces V con Rcarga = P1+R16. Repita con P1 como carga variable.

Calcule la Rcarga en cada caso.

8. Grafique la tensión de salida en el eje vertical y la corriente de carga sobre el eje horizontal. Use (P1 + R16) y P1 como cargas.


1. Al aumentar el resistor de carga, la tensión de salida:

Permanece constante. Aumenta. Disminuye.

2. Al aumentar la corriente suministrada por una fuente de tensión real, la

tensión de salida:


3. Cuando la tensión de salida permanece casi constante para carga completa

y sin carga, entonces:

Rint = RL. Rint >> RL. Rint << RL.

Rint < RL. EB-102 7-5

4. Refiérase a la figura a la derecha. Cuando PS-1 = 12 V, R16 = 10Ω, P1 = 100Ω; la variación de P1 hace que la tensión cambie de 0 a 10 V. La resistencia interna de la fuente de PS-1 es:

5 Ω10 Ω 15Ω 20 Ω

5. Refiérase a la figura. Si PS-1 = 12 V, Rint = 20Ω, R16 = 100Ω, P1 = 250 Ω y el cursor está girado un 50%, el valor de la tensión en P1 es:

5.14 V. 3.45 V. 6.12 V. 7.38 V.

EB-102 8-1

LECCIÓN No. 8: MAXIMA TRANSFERENCIA de POTENCIA Tras completar esta lección, Ud. podrá:

1. Determinar potencia a partir de mediciones de tensión e corriente.

2. Realizar gráficos de tensión de salida, corriente y potencia en el eje vertical vs. resistencia en el eje horizontal.

3. Determinar el valor de resistencia que producirá máxima transferencia de potencia, basándose en los gráficos que obtendrá experimentalmente.

DISCUSION

En circuitos resistivos, la potencia transferida a la carga es máxima cuando la resistencia equivalente de Thevenin de la fuente es igual a la del resistor de carga.

Cuando la potencia transferida es máxima, la potencia disipada en la fuente es igual a la potencia disipada en la carga.

AUTOEXAMEN

Antes de iniciar esta lección, asegúrese de poder:

Calcular potencia a partir de mediciones de tensión y corriente.

Hallar la resistencia equivalente Thevenin de la fuente, y determinar así el valor de la carga que causa máxima transferencia de potencia.

1. La potencia disipada en un resistor es igual a:I + V I * V V - I V / I

2. Se transfiere potencia máxima a la carga cuando:

La resistencia de carga es el doble de la resistencia interna de la fuente.

La resistencia de la carga es igual a la resistencia de Thevenin medida desde la carga.

La potencia en la resistencia de carga es constante.

La salida es cortocircuitada. EB-102 8-2

EQUIPO


Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-102 Uno o dos multímetros (digitales o analógicos)

PROCEDIMIENTO


2. Estudie el circuito de la figura:

3. Conecte el circuito como se muestra a continuación:

EB-102 8-3

4. Fije PS-1 en 5V.

5. El potenciómetro está conectado como reóstato y hace las veces de carga variable para la fuente de alimentación.

R16 está conectado en serie con la resistencia interna de PS-1 (que ya hemos medido en una lección anterior).

La suma de ambos resistores representa el equivalente de Thevenin de la resistencia de la fuente.

6. Lea las siguientes instrucciones con cuidado:

En este experimento Ud. medirá la tensión y la corriente del potenciómetro de carga para una serie de valores producidos al rotar el cursor, como se especifica en la figura.

Reemplace el puente en serie con R16 con un miliamperímetro para medir Isal.

Nota: Si posee dos multímetros, conecte uno como voltímetro y el otro como amperímetro.

7. Para cada valor del potenciómetro, calcule la resistencia de carga y la potencia de salida, e ingréselas en la siguiente tabla.

Para cada posición, mida V sal e Isal.

Calcule Rcarga y Psal.

Salidanominal

Vsal (V) Isal(mA) Rcarga (Ω) Psal(mW)

0V1.5V2.0V2.5 V3.0 V

Maximum

EB-102 8-4

8. Grafique Vsal, Isal y Psal (en el eje vertical) en función de la resistencia (eje horizontal).


Estudie el circuito que se muestra en la figura:

1. Cuando la tensión en la resistencia de carga aumenta, la tensión de salida:

Permanece constante. Disminuye. Aumenta.

2. Si la Rcarga aumenta, la Isalida:


3. Mientras Rcarga incrementa su valor de 0 al máximo, la potencia

transferida a la carga:

Aumenta. Disminuye. Primero aumenta y luego disminuye. Primero disminuye y luego aumenta.

EB-102 8-5

4. Refiérase a la figura. Cuando PS-1 = 12V, Rint = 1 KΩ y R16 = 2 KΩ, el valor de P1 que produce la máxima disipación de potencia en la carga P1 es:

1 KΩ2 KΩ 3 KΩ 1 || 2 KΩ

5. Refiérase a la figura. Cuando PS-1 = 12 V, R16 = 10 KΩ, el valor de P1

que causa la máxima disipación de potencia es 10.1 KΩ. La resistencia interna Rint es:

1 KΩ0.1 KΩ 10.1 KΩ 10 || 1 KΩ

EB-102 9-1

LECCIÓN No. 9: REDES de TRES TERMINALES Tras completar esta lección, Ud. podrá:

1. Convertir un circuito delta (∆) en un circuito "Y", y viceversa.

2. Medir la resistencia de circuitos equivalentes "Y" y ∆.

DISCUSION

Los circuitos de tres terminales son comunes en electrónica. Dos tipos comunes son las llamadas redes ∆ y "Y".

Muchas veces es conveniente convertir un tipo de red a la otra, para simplificar el análisis del circuito.

Para convertir los resistores ∆ Ra, Rb y Rc en resistores "Y" R1, R2 y R3, se usan las siguientes fórmulas:

R1=

R2=

R3=

EB-102 9-2

Para convertir de Y a ∆, use las siguientes fórmulas:

Ra= R2+ R3+

Rb= R1 + R2 +

Rc= R1 + R3 +

FORMULAS

Para convertir de Y a ∆, use las siguientes fórmulas:

Ra= R2+ R3+

Rb= R1 + R2 +

Rc= R1 + R3 +

Para convertir resistores ∆ Ra, Rb y Rc a resistores "Y" R1, R2 y R3, use:

R1=

R2=

R3=

AUTOEXAMEN

Antes de iniciar el experimento, asegúrese de saber:

Convertir un circuito "Y" en su circuito equivalente ∆.

Convertir un circuito ∆ en su circuito equivalente Y.

EB-102 9-3

1. Las conversiones Y-∆ y ∆-Y son:

Métodos para reducir el número de resistores en el circuito. Métodos para aumentar el valor de resistores. Métodos para simplificar el análisis de circuitos eléctricos.

Estudie el circuito de la figura:

2. Observe el circuito ∆ de la figura. Sea Ra = 10 KΩ, Rb = 5.6 KΩ, Rc = 15 KΩ. El valor de los resistores del circuito equivalente Y, en (KΩ), es:

R1 = 2.7, R2 = 1.8, R3 = 5.9 R1 = 2.7, R2 = 1.8, R3 = 4.9 R1 = 1.7, R2 = 1.8, R3 = 4.9 R1 = 2.7, R2 = 2.2, R3 = 1.8

3. En el circuito Y de la figura, R1 = 2.7 KΩ, R2 = 4.7 KΩ, R3 = 1.8 KΩ.

Los resistores equivalentes ∆, en (KΩ), son:

Ra = 9.63, Rb = 14.45, Rc = 7.41. Ra = 9.6, Rb = 16.3, Rc = 6.4. Ra = 9.63, Rb = 14.45, Rc = 5.53. Ra = 9.6, Rb = 16.3, Rc = 8.4

EQUIPO


Módulo PUZ-2000. Plaqueta EB-102. Uno o dos multímetros (digitales o analógicos).

EB-102 9-4

PROCEDIMIENTO


2. Lea los códigos de color. Registre los valores de R7, R8 y R9. Mida las resistencias en los tres terminales del circuito (A-B, A-C, y B-C).

R7 = ______(KΩ) R(A-B) = ______(KΩ)R8 = ______(KΩ) R(A-C) = ______(KΩ)R9 = ______(KΩ) R(B-C) = ______(KΩ)

3. Mida y anote las resistencias de R10, R11 y R12, y las resistencias de terminal a terminal.

R10 = ______(KΩ) R(A'-B') = ______(KΩ)R11 = ______(KΩ) R(A'-C') = ______(KΩ)R12 = ______(KΩ) R(B'-C') = ______(KΩ)


Estudie el circuito de la figura:

4. Observe el circuito de la figura. La resistencia R(AB) es:

Rb || Ra || Rc. Rb + Ra + Rc. Rb + Ra || Rc. Rc || (Ra + Rb).

EB-102 9-5

5. En el circuito "Y" de la figura, la resistencia R(B'-C') cuando A' esta desconectado es:

R2 || R3. R1 + R2 + R3. R3 || R2 + R1. R2 + R3.

EB-102 10-1

LECCIÓN No. 10: DIAGNOSTICO-PREPARACION Tras completar esta lección, Ud. podrá:

1. Identificar componentes y puntos de prueba en un circuito.

2. Medir tensiones en circuitos eléctricos.

3. Localizar componentes fallados.

En esta lección, Ud. deberá conectar varios circuitos entre sí para simular sistemas de aplicación real.

Algunos de los circuitos con los que ha trabajado en las lecciones anteriores serán conectados entre sí para conformar los circuitos de diagnóstico.

DISCUSION

El circuito para los ejercicios de diagnóstico consta de:

tres fuentes de tensión dos redes de resistencias un potenciómetro divisor de tensión

Para resolver problemas en equipos electrónicos, Ud. deberá familiarizarse con los valores de los parámetros característicos de un sistema en perfecto funcionamiento.

Al realizar las mismas mediciones en un sistema con fallas, todo valor anormal indicará la naturaleza de la falla.

Para localizar fallas, pruebe cada etapa del sistema para determinar si la tensión de salida u otro parámetro cambia su valor respecto al valor normal, medido en estado de funcionamiento correcto.

La señal deberá ser seguida a partir de la entrada del sistema. La señal de cada etapa será medida y luego comparada con los valores correspondientes a un sistema en buen estado. El seguimiento de la señal avanzará en el sentido del flujo de la señal.

Otro modo de localizar fallas consiste en empezar por la señal de salida, remontando en sentido inverso las señales de salida de cada etapa del circuito.

EB-102 10-2

Una vez localizada la falla, una serie de mediciones en el circuito en estudio pueden ayudar a aislar la falla.

En esta lección, Ud. deberá realizar las mediciones que precisará para prepararse para los ejercicios de diagnóstico de las próximas dos lecciones.

En esta lección Ud. conectará varias etapas para formar un circuito de CC completo.

EQUIPO

Para los experimentos de diagnóstico, Ud necesitará el siguiente equipo:

Módulo PUZ-2000. Plaqueta de circuitos impresos EB-102. Multímetro (digital o analógico).

PROCEDIMIENTO

1. Coloque la plaqueta EB-102 sobre las guías de tarjetas, y conéctela al PUZ-2000.

2. Estudie el circuito de diagnóstico:

3. Conecte el circuito como se muestra:

EB-102 10-3

4. Fije PS-1 en 10 Volt y PS-2 en -6 V.

5. Ajuste el valor del potenciómetro P1 para medir unos -3 V en el punto de prueba 6.

6. Mida las tensiones en todos los puntos de prueba. Asegúrese de anotarlas para su posterior uso.

V1 = ______(V) V5 = ______(V)V2 = ______(V) V6 = ______(V)V3 = ______(V) V7 = ______(V)V4 = ______(V)

EB-102 11-1

LECCIÓN No. 11: DIAGNOSTICO-PRUEBA

Tras una breve discusión sobre el procedimiento correcto de diagnóstico, Ud. deberá resolver una prueba que consiste en cuatro fallas escogidas aleatoriamente.

DISCUSION

En esta prueba se evaluarán sus habilidades de diagnóstico.

Ud. necesitará los valores que ha medido en la lección anterior.

Estudie el circuito que Ud. ya conectó y probó.

El procedimiento apropiado para el diagnóstico de fallas es medir las tensiones más relevantes a lo largo del circuito, comparándolas con las medidas en un circuito en estado de funcionamiento correcto.

El nodo al cual esté conectado el componente que presenta la falla poseerá valores erróneos.

Una serie de mediciones puede aislar la falla, y por ende al componente defectuoso. Una vez detectada la falla, haga clic con el mouse sobre la descripción más adecuada de la falla en la tabla de fallas del EB-102.

En el modo de Prueba, la unidad PUZ-2000 inserta cuatro fallas automáticamente, una a la vez.

Si la avería no es localizada en unos 20 minutos, el sistema señalará el código de falla correcto.

EB-102 11-2

Se permiten hasta tres intentos. Hay una penalización de 8 puntos por cada intento incorrecto.

Se le otorgará una bonificación de 4 puntos si Ud. encuentra las cuatro fallas sin equivocarse, dentro de un período de 20 minutos.

EQUIPO

El siguiente equipo es necesario para realizar las pruebas:

Módulo PUZ-2000. Plaqueta de circuito impreso EB-102. Multímetro (digital o analógico).

Si el circuito está desconectado, conéctelo como se indica:

EB-102 11-3

Descripción de Fallas

Componente Descripción de FallaR1 circuito abiertoR1 cortocircuitoR2 cortocircuitoR3 abierto R3 a R1, R2

R3 resistencia disminuidaR13 cortocircuitoR13 circuito abiertoR14 cortocircuitoR15 abierto R15 a R13, R14

R17 sin conexión a tierraR17 no conectado a P1

EB-102 12-1

LECCIÓN No. 12: MARATON de DIAGNOSTICO

En esta lección Ud. realizará un maratón de diagnóstico de fallas elegidas aleatoriamente.

DISCUSION

En esta prueba se evaluarán sus habilidades de diagnóstico.

Para ello, necesitará los valores obtenidos en la Lección Nº 10.

Estudie el circuito que Ud. ya armó y probó.

El procedimiento apropiado para el diagnóstico de fallas es medir las tensiones más relevantes a lo largo del circuito, comparándolas con las medidas en un circuito en estado de funcionamiento correcto.

El nodo al cual está conectado el componente que presenta la falla proveerá valores erróneos.

Una serie de mediciones puede aislar la falla, y por ende al componente defectuoso. Una vez detectada la falla, haga clic con el mouse sobre la descripción más adecuada de la falla en la tabla de fallas del EB-102.

En el modo de Maratón de Diagnóstico, todas las fallas son insertadas, una a la vez, al azar, cíclicamente.

Una vez ejecutadas todas las fallas, se las insertará nuevamente, en un orden diferente. A diferencia del modo de Prueba, la respuesta correcta no es mostrada, aun luego de varios intentos fallidos.

La sesión puede consistir en 99 intentos o durar hasta 99.9 minutos.

EB-102 12-2

Al detectar el componente fallado, haga clic en la descripción que más se aproxima a lo encontrado en la tabla de fallas del EB-102.

EQUIPO

Para los experimentos de resolución de problemas, Ud. necesitará el siguiente equipo:

Módulo PUZ-2000. Plaqueta de circuitos impresos EB-102. Multímetro (digital o analógico).

Si el circuito está desconectado,conéctelo como se muestra a continuación:

EB-102 12-3

Descripción de Fallas

Componente Descripción de FallaR1 circuito abiertoR1 cortocircuitoR2 cortocircuitoR3 abierto R3 a R1, R2

R3 resistencia disminuidaR13 CortocircuitoR13 circuito abiertoR14 CortocircuitoR15 abierto R15 a R13, R14

R17 sin conexión a tierraR17 no conectado a P1

eb102 student spn

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