Laboratorio de Circuitos Eléctricos I

Laboratorio N°01- MEDICIONES Y RECONOCIMIENTO DE INSTRUMENTOS

Integrantes

CAMPOS VALENZUELA, Julio AntonioCARHUATANTA CHILCON, Wolfran AlexisJUSTINIANO MORAN, Alvaro JavierLEON ALVARADO, Ever

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Mecánica – FIMÁrea Académica de Electricidad y ElectrónicaLaboratorio de Análisis de Circuitos Eléctricos I

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN.........................................................................................................................2

OBJETIVOS.................................................................................................................................3

FUNDAMENTO TEÓRICO............................................................................................................4

LEYES DE KIRCHHOFF.............................................................................................................4

MATERIALES A USAR..............................................................................................................5

...........................................................................................................................................5

CIRCUITOS A IMPLEMENTAR.....................................................................................................6

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO..................................................................................................7

RESULTADOS..............................................................................................................................8

CUESTIONARIO..........................................................................................................................9

Circuito 1...............................................................................................................................9

Circuito 2.............................................................................................................................10

Circuito 3.............................................................................................................................10

CONCLUSIONES........................................................................................................................11

RECOMENDACIONES...............................................................................................................11

BIBLIOGRAFÍA..........................................................................................................................12

LABORATORIO N° 1: LAS LEYES DE KIRCHOFFPágina 1

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INTRODUCCIÓN

La electricidad, ¿qué seriamos sin ella?, mueve nuestros artefactos, computadoras, enciende nuestros autos y nos da más tiempo de acción durante las noches iluminándonos y haciendo funcionar muchas cosas útiles para nosotros. Desde tiempos inmemorables ha causado la fascinación del hombre, llevándole siempre a elaborarse un sinfín de preguntas sobre su origen; sin embargo a pesar de convivir con ella desde las épocas más remotas (en forma de rayos) hasta hoy, aun nos guarda muchos misterios y sorpresas.

A ciencia cierta, lo que si conocemos acerca de ella son las leyes que la rigen, obtenidas en un largo proceso de desarrollo científico; una de las más famosas, las leyes de Kirchhoff, que luego de enunciadas, sirvieron para una revolución en lo concerniente al análisis de circuitos eléctricos, a pesar de ser consecuencias de las leyes de conservación de la materia y la energía.

En esta experiencia buscamos averiguar qué tan ciertas son estas leyes que obviamente, satisfacen los enunciados teóricos pero que por causa de factores ajenos a nosotros, generan pequeños errores que tal vez pensemos, desvirtúen nuestros resultados o en su defecto, las leyes de Kirchhoff, sin embargo, se explicara todo adecuadamente para no caer en la falacia de desvirtuar algo ya demostrado no solo teóricamente, sino también experimentalmente por nuestros predecesores.

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OBJETIVOS

Familiarizarnos con el uso de los instrumentos en la medición de corriente continua.

Adquirir pericia en la construcción e implementación de circuitos eléctricos tanto en módulos como en protoboard.

Comprobar experimentalmente las leyes de Kirchhoff relacionando el voltaje de la fuente con las caídas de potencial de las resistencias.

Verificar experimentalmente la ley de Ohm en las resistencias relacionando los voltajes y corrientes determinados con los respectivos instrumentos de medición.

Comparar los resultados de las corrientes obtenidas experimentalmente con las obtenidas mediante la resolución matemática.

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FUNDAMENTO TEÓRICO

LEYES DE KIRCHHOFF

Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.

Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.

1ra Ley o Ley de corrientes de Kirchhoff:

Esta ley también es llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff y es común que se use la sigla LCK para referirse a esta ley. La ley de corrientes de Kirchhoff nos dice que:

En cualquier nodo, la suma de la corriente que entra en ese nodo es igual a la suma de la corriente que sale. De igual forma, La suma algebraica de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.

2da Ley o Ley de Tensiones de Kirchhoff:

Esta ley es llamada también Segunda ley de Kirchhoff, ley de lazos de Kirchhoff y es común que se use la sigla LVK para referirse a esta ley.

En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, En toda malla la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico es igual a cero.

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MATERIALES A USAR

MULTIMETRO

Un multímetro, también denominado polímetro, tester o multitester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con alguna variante añadida).

FUENTE DE ALIMENTACION

En electrónica, una fuente de alimentación es un dispositivo que convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta (ordenador, televisor, impresora, router, etc.).

CABLES DE CONEXION

MODULO DE RESISTENCIAS

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CIRCUITOS A IMPLEMENTAR

Circuito 1

Circuito 2

Circuito 3

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PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

1. Lo primero que se debe de realizar es medir el valor de todas las resistencias del Módulo usando para esto el Multimetro.

2. Haciendo uso del Módulo de Resistencias y de los cables de conexión se procede a conectar resistencias según el grafico mostrado.

3. Luego haciendo uso de los cables de conexión este circuito eléctrico se conecta a la fuente que posee un determinado voltaje y luego se determina el voltaje en cada resistencia haciendo uso del multimetro, así como la corriente y la potencia.

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RESULTADOS

PARA EL CIRCUITO 1

ElementoValor

Exp.k Ω Tensión[Voltios]

Corriente [mA]

Potencia[mW]

R1 5.56 16.16 2.906 46.969R2 1.48 4.068 2.749 11.182R3 12.09 2.119 0.175 0.371R4 1.19 0.21 0.176 0.037R5 9.91 1.738 0.175 0.305

PARA EL CIRCUITO 2

Elemento Valor Exp.k Ω

Tensión[Voltios]

Corriente [mA]

Potencia[mW]

R1 5.56 11.39 2.049 23.333

R2 1.48 3.05 2.061 6.285

R3 12.09 14.44 1.194 17.247

R4 1.19 5.61 4.714 26.447

Rv 9.9 14.44 1.459 21.062

PARA EL CIRCUITO 3

Elemento Valor Exp.k Ω

Tensión[Voltios]

Corriente [mA]

Potencia[MW]

R1 5.56 9.3 1.673 15.556

R2 1.48 2.142 1.447 3.100

R3 12.09 2.821 0.233 0.658

R4 1.19 0.679 0.571 0.387

R5 9.91 8.61 0.869 7.481

Rv 9.9 7.93 0.801 6.352

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E= 20

E= 20

E= 20

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CUESTIONARIO

Circuito 1

Elemento Valor nominal

(kΩ)

Valor real(kΩ)

Tensión Eléctrica (V)

Corriente Eléctrica (mA)

Potencia Eléctrica (mW)

R1 5.56 5.57 11.39 2.049 23.333R2 1.48 1.45 3.05 2.061 6.285R3 12.09 12.09 14.44 1.194 17.247R4 1.19 1.20 5.61 4.714 26.447R5 9.91 9.91 14.44 1.459 21.062

Primero calculamos el error relativo porcentual cometido al calcular los valores reales de cada resistencia mediante el multímetro respecto del valor nominal (código de colores de resistencias).

%Error=|V T−V r|V T

∗100%

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Elemento Valor nominal (kΩ) Valor real(kΩ) % ErrorR1 5.56 5.57 0.180

R2 1.48 1.45 2.027

R3 12.09 12.09 0.000

R4 1.19 1.20 0.840

R5 9.91 9.91 0.000

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A continuación compararemos los valores de voltaje y corriente obtenidos en la experiencia con los calculados usando el software Pspice, el trabajo será de forma análoga al realizado para el circuito.

Comparando Tensiones Eléctricas:

Tensión Eléctrica (V)

Obtenido del Experimento

Calculado PSPICE

%Error relativo

V_R1 11.39 11.41 0.176

V_R2 3.05 3.06 0.328

V_R3 14.44 14.43 0.069

V_R4 5.61 5.60 0.178

V_R5 14.44 14.45 0.069

Comparando Corrientes Eléctricas:

Corriente Eléctrica (mA)

Obtenido del Experimento

Calculado PSPICE

%Error relativo

I_R1 2.049 2.052 0.146

I_R2 2.061 2.063 0.097

I_R3 1.194 1.2 0.503

I_R4 4.714 4.65 1.358

I_R5 1.459 1.48 1.439

Existen pequeños porcentajes de error, esto se debe a que por motivo de desgaste las resistencias cambian su valor. Además de que los cables utilizados al ser medianamente largos cuentan con una resistencia propia.

Circuito 2

Circuito 3

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CONCLUSIONES

Se logró verificar satisfactoriamente la primera y segunda ley de Kirchhoff.

Al momento de realizar las mediciones de corriente en el laboratorio obtuvimos pequeñas desviaciones en la corriente. El error con los módulos se produjo por el desgaste y la mala conexión en algunas de sus resistencias.

En el experimento realizado observamos que el valor que marcaban las resistencias no siempre eran las reales, esto se debe a que por motivo de desgaste las resistencias cambian su valor.

Observamos que existía perdida de energía debido a que el circuito era uno real y los cables de conexión del Circuito Eléctrico tenían resistencia.

RECOMENDACIONES

Para una satisfactoria toma de datos en el laboratorio, cada grupo debe llevar sus propios componentes (si los precios son accesibles claro) e instrumentos, para así reducir los errores originados por el desgaste y deterioro de los proporcionados por el almacenero.

Tratar de evitar en lo más posible el utilizar cables de conexión que presenten una gran resistencia ya que esto hace que se presente un gran error al momento de medir las corrientes y los voltajes.

Usar un protoboard ya que los cables que se utilizan son de resistencia muy pequeña y esto ayuda al experimento.

Instruirse bien sobre cómo manejar el multímetro puesto que es un instrumento delicado y caro a su vez, por lo tanto puede ser averiado con mucha facilidad.

Conectar siempre, por seguridad, los circuitos mientras la fuente está apagada y encender la misma una vez esté todo el circuito implementado para evitar accidentes.

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BIBLIOGRAFÍA

Ronald Scott. “Linear Circuits”. John Wiley and some.

Morales – López. “Circuitos eléctricos I”. Editorial Libuni.

Joseph A. Edminister. “Electric Circuits”. McGraw Hill.

Wikipedia. Circuitos Eléctricos. http://es.wikipedia.org/wiki/CircuitosEléctricos

Wikipedia. Instrumentos de medición. http://es.wikipedia.org/wiki/InstrumentosdeMedición

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