Trabajo colaborativo 1

Análisis de circuitos DC

Cesar Otálora

C.C 94529351

Grupo 201418-20

Tutor:

Juan Sebastián bustos

Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD

6 de oct. del 2014

Cali- valle

Índice

Portada …………………………………………………………….…..…….1

Índice………………………………………………………………….………2

conclusiones…………………………………………………………..……..5

Bibliografía……………………………………………………………...…....6

ANÁLISIS Y CIRCUITOS EN DC

PRÁCTICAS DE LABORATORIO

ACTIVIDAD 1: CARACTERÍSTICAS DE LAS RESISTENCIAS ELECTRICAS

OBJETIVO:

Calcular teóricamente y verificar experimentalmente el comportamiento real de un circuito resistivo dado (serie, paralelo o mixto (escalera) , empleando en lo posible diferentes tipos de resistores comerciales y combinando su conexión, para analizar y determinar sus características de respuesta.

Determinar teóricamente el valor de resistencias. Identificar otra clase de resistencias. Establecer la tolerancia en una resistencia

MATERIALES Y EQUIPO:

Multímetro análogo y Digital (puntas de prueba). Protoboard y alambres (cal # 24 o 26). 10 Resistencias diferentes de 100Ω a 100kΩ. (1/4 W). Foto celda Resistencias de igual valor. Fuente DC. O una batería de 9 voltios con su conector Herramienta básica: pelacables, alicates, cortafrío, etc.

PREINFORME

LABORATORIO #1UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

CEAD PALMIRA2014

PROCEDIMIENTO

PRIMERA PARTE:

Elija 4 resistencias (mínimo), mida cada una por separado y escriba los valores en forma de lista; con ellas dibuje tres circuitos resistivos (diseñados según su criterio), calcule las resistencias parciales y totales según se requiera. Realice cada montaje en el protoboard e indique, si es serie, paralelo o mixto; tome la medida de las resistencias parciales o totales, empleando el Ohmetro (A / D).

Liste los valores y compárelos con los obtenidos teóricamente; si existe diferencia, calcule el porcentaje de error:

Resistencia

Valor (K)Valor

MedidoToleranci

a

R1 1.2 1.2 5R2 2 1.9 5R3 10 9.85 5R4 10 9.85 5

En la figura anterior se observa que es un circuito serie, las cuatro resistencias se suman y se obtiene la resistencia equivalente.RT= R1+R2+R3+R4= 1.2kΩ+2KΩ+10kΩ+10kΩ= 23.2kΩCircuito serie paralelo.

En el circuito de la figura anterior se observa un circuito serie paralelo.Cálculo de R total:R1+R2 + R3//R4= 1.2kΩ+2kΩ+ 10k*10k/20k = 3.2k+5k= 8.2kΩCircuito paralelo serie

Cálculo de R total:

R1//R2+R3+R4= 1.2k*2k/1.2k+2k+10k+10k= 0.75k+20k=20.75kΩ

CUATRO CIRCUITOS DIFERENTES MEDICION DE VOLTAJE

CIRCUITO 1 (EN SERIE) CIRCUITO 2 (SERIE PARALELO)

CIRCUITO 3 (PARALELO SERIE) PORCENTAJE DE ERRORES

CIRCUITO 1 %E = [(23.2-22.8)/23.2]*100 = 1.72%

CIRCUITO 2%E = [(8.2-8.025)/8.2]*100=2.13%

CIRCUITO 1%E = [(20.75-20.43)/20.75]*100 =1.54%

Analice y explique la causa de las diferencias y saque sus conclusiones.

Conclusiones: Se observa que el circuito 1 que fue tomado como un circuito en serie para todas las

resistencias, la perdida medianamente significativa de la resistencia R3 y R4 se pierde poco.

Para el circuito 2, que fue tomado con un circuito en serie-paralelo donde el paralelo es R3 || R4, se observa que utilizando esta técnica se pierde una gran cantidad de resistencia.

En el circuito 3 que fue tomado con paralelo-serie donde el paralelo es R1 || R2 se observa que la pérdida fue menor que en el circuito 2, ya que la medición de la resistencia 1 y 2 tuvieron poco error de medición

SEGUNDA PARTE:

Tome ahora una foto celda colóquela cerca de la luz y mida su resistencia.

ValorMedido= 740ohm

Ahora coloque la fotorresistencia en el lugar de poca luz realice nuevamente la medición entre sus terminales.

ValorMedido = 42K

PREGUNTAS ACTIVIDAD 1

1. ¿Qué papel desempeña el valor de tolerancia, dado por el fabricante?

Valor óhmico y tolerancia de las resistencias

El valor óhmico de las resistencias, es decir, la oposición que ofrecen al paso de la corriente eléctrica, no tiene relación alguna con el tamaño físico, sino con los materiales utilizados para la fabricación del componente. Por lo tanto, una resistencia de 47 Ω puede tener el mismo tamaño de una de 47 KΩ, por la simple razón de poseer la misma potencia de disipación nominal, o incluso ser más grande de tamaño, debido a poseer una potencia de disipación nominal mayor. En la práctica resulta imposible la fabricación de resistencias cuyos valores óhmicos cubran todos los posibles. Los fabricantes han adoptado una serie de valores determinados, los cualessiguen una progresión definida matemáticamente. Esta serie de valores fue confeccionada durante los años 40 por la E.I.A (Asociación de Industrias Electrónicas de EE.UU).

Para lo cual se tuvieron en cuenta las inevitables tolerancias de fabricación de los componentes, de tal forma que coincidiera la máxima tolerancia de un determinado

valor con la mínima del siguiente, debido a que todo proceso de fabricación debe prever un pequeño de tolerancia en el proceso de un producto acabado.

Si se supone que se están fabricando resistencias de 150 Ω, pero debido a las tolerancias del proceso de fabricación, se obtienen resistencias cuyos valores no son exactamente de 150 Ω, sino valores próximos a este.

Así nos encontramos con dos valores: uno teórico de 150 Ω y otros reales que están alrededor de los 150 Ω. La diferencia entre ambos valores se le llama desviación absoluta.

Si una resistencia tiene un valor de 147 Ω y su valor teórico, el que se quiere obtener, es de 150 Ω, la desviación absoluta será:

150 Ω - 147 Ω = 3 Ω

En lugar de desviación absoluta, en ocasiones es preferible utilizar el concepto de desviación relativa, la cual se obtiene con la fórmula:

La tolerancia de una resistencia es la máxima desviación, normalmente relativa, admisible en ella. Por esto, si una resistencia tiene una desviación relativa que sobrepasa el valor de la tolerancia, esa resistencia no se considera aceptable. Si se suponemos, que al comprobar o medir el valor de una resistencia obtenemos 154.5 Ω, siendo su valor teórico de 150 Ω. En este ejemplo la desviación relativa será:

Si la tolerancia de fabricación es del 5 %, la resistencia de nuestro ejemplo es válida, puesto que el 3 % de desviación es inferior al 5 %. Claro, no sucederá lo mismo si la

tolerancia de fabricación admitida es del sólo el 1 %, entonces la resistencia deberá desecharse por mala.

La tolerancia dará un valor real a la resistencia superior o inferior al valor al valor expresado por el código de colores, por este motivo se indica siempre con ±.

Por ejemplo, al tener una resistencia de 560 Ω con una tolerancia de ± 5 %, el valor real de esta resistencia estará comprendido entre:

Y

Es decir, que si la resistencia posee un valor real entre 532 Ω y 588 Ω, esta está dentro de los márgenes de tolerancia.

En la tabla 1.2 se podrán ver los valores normalizados de resistencias.

En la parte superior de cada columna de la mencionada tabla se ha puesto la letra E y un número. Esta letra y su número definen la tolerancia de todos los valores indicados debajo de ella. Las tolerancias correspondientes a cada columna se expresan de manera siguiente:

Tabla 1.2

Así en la columna E24 de la tabla 1.2 todos los valores de esta columna corresponden a una relación de tolerancia de ± 5 %. Si las necesidades del circuito permiten una tolerancia del ± 10 %, se puede pasar con menos valores: partiendo de la columna E24, se deja uno de cada dos valores y así resulta la columna E12. De igual manera se obtiene la columna E6.

Posiblemente se preguntará qué ocurre con los valores de resistencias elevadas, ya que las columnas E de la tabla están compuestas de números formados por una unidad y uno o dos decimales. Bien, la obtención de los demás valores de resistencia se realiza multiplicando estos valores básicos por 10, 100, 1000, etc. Así del valor básico 6.8 Ω resultan los valores derivados 68 Ω, 680 Ω, 6.8 KΩ, 680 KΩ, etc.

En los circuitos electrónicos para radio y televisión se utiliza resistencias de las columnas E12 y E24, debido debidos a los porcentajes de tolerancia (± 10 % y ± 5 % respectivamente) evitándose así el encarecimiento de estos equipos. En circuitos de precisión como los aparatos de medición, donde lo más importante no es el precio sino la calidad, se utilizan resistencias de precisión con tolerancias del 1 %, e incluso menos.

La tolerancia es un parámetro que expresa el error máximo sobre el valor óhmico nominal con que ha sido fabricado un determinado resistor.

2. ¿Qué valores de tolerancia poseen las resistencias comerciales?

Son del 5% dorado y 10% plateado

Hay tolerancias del 1 por mil, del 1 %, 5 %, 10 % y 20%

3. ¿En qué caso su valor es crítico?

No se fabrican resistores de todos los valores posibles por razones obvias de economía. Además sería absurdo, ya que, por ejemplo, en un resistor de 100 W y10 % de tolerancia, el fabricante nos garantiza que su valor está comprendido entre 90 W y 100 W, por lo tanto no tiene objeto alguno fabricar resistores de valores comprendidos entre estos dos últimos

4. ¿Qué factor determina el tamaño de una resistencia en un circuito?

Valor nominal: Es el valor en Ohms que posee. Este valor puede venir impreso o en código de colores.Tolerancia: Es el error máximo con el que se fabrica la resistencia. Esta tolerancia puede ser de +-5% y +-10%, por lo general. Potencia máxima: Es la mayor potencia que será capaz de disipar sin quemarse.

5. Mencione por lo menos diez tipos de resistencias fijas y variables que ofrece el mercado electrónico e identifique por medio de imágenes las más usadas.

Resistencias Fijas:Son las que presentan un valor óhmico que no podemos modificar.

Bobinados: Resistores bobinados de potencia y Resistores bobinados de presión.

No bobinados: Resistencias aglomeradas o de precisión, resistencias de capa de carbón por depósitos, resistores piro líticos, resistencias decapa metálica, resistencias de película fotograbada y resistencias de película gruesa vermet.

Resistencias Variables:Son las que presentan un valor óhmico que nosotros podemos variar modificando la posición de un contacto deslizante.

Resistencias ajustables Resistencia variable (Potenciómetro)

6. De acuerdo a las medidas tomadas anteriormente en la SEGUNDA PARTE ¿Cómo cree que es el comportamiento de la foto celda?La foto celda es una resistencia que varia su valor dependiendo de la luz, a menor interacción con la luz su resistividad aumenta, a mayor interacción con la luz su resistividad disminuye.

Unfoto celda produce cierta cantidad de voltaje que almacena al incidir luz sobre ella, depende de la intensidad lumínica

7. ¿Es posible considerar la foto celda como un sensor? ¿Por qué?

Si, ya que presenta una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico, que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando se captura a estos electrones libres emitidos, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como energíapara alimentar circuitos. Esta misma energía se puede utilizar, obviamente, para producir la detección y medición de la luz.

8. ¿Cómo influye en un circuito si colocamos un cortocircuito en paralelo con una resistencia?

Al cortocircuitar una resistencia deja de circular corriente por esta y varía la corriente y el voltaje del circuito.

9. En el momento de hacer una elección de resistencia ¿qué se debe tener en cuenta?

Primero el valor óhmico que se requiere dependiendo de la necesidad y también la potencia de disipación requerido para que soporte del trabajo.

10.El rango de tolerancia de qué manera influye en el comportamiento de una resistencia.La tolerancia determina que tan preciso es el valor de dicha resistencia.Si tienes una resistencia 2k = 2000 ohmios y la tolerancia es de 10%, entonces tendrás un rango de1900 a 2100 ohmios, este porcentaje te será indicado en la última banda de color dibujada en la resistencia

MEDIR Y CALCULAR VOLTAJES DC. CON MUTÍMETRO A / D.

PROCEDIMIENTO

1. Monte en el protoboard cada uno de los siguiente circuitos usando valores de resistencias que usted elija, en los diagramas asigne un valor de orden numérico a cada una de las resistencias (R1, R2, R3,.......). Coloque el Multímetro en la escala de voltaje y proceda a medir el voltaje en cada uno de los elementos que hacen parte del circuito, luego mida los voltajes en cada nodo, asigne como nodo referencia el que usted quiera. En la Figura 2.3 encontrará claramente cómo debe conectar el Multímetro para hacer una medida de voltaje.

FIGURA 2.1

Figura 2.2

Figura2.3

2. Use para las mediciones el Multímetro digital, análogo, en una tabla anote los diferentes valores obtenidos. Compárelos y concluya.

3. Teóricamente halle los valore ya previamente medidos, si encuentra alguna diferencia, ¿a qué cree que se deba? , calcule el porcentaje de error. Puede ser a la precisión de la herramienta de medición y a la tolerancia de las resistencias.

4. Luego mida con el Multímetro análogo y digital cada una de las resistencias que empleó en cada uno de los circuitos montados. Compare estos valores con los teóricos (el código de colores)

5. Varíe el valor de la fuente de voltaje entre 0 y nueve voltios en rangos de 1.5 Vol. (para ello la fuente de 9v se sustituye por baterías de 1.5 v en serie, según se necesite, hágalo sólo en un circuito el que usted elija).

2.1.

2.1.2

2.1.3

2.2

6. Mida el voltaje presente en cada nodo. Tabule estos valores

FIGURA 2.1 R(#) RESISTENCIAS Ω VOLTAJE 15VR1 1 k Ω 13.73VR2 100 Ω 1.26VR3 740 Ω 817.1mVR4 560 Ω 172.37mVR5 8 k Ω 273.6 mVR6 1 k Ω 273.6mVR7 560 Ω 445.9 mV

FIGURA 2.2 R(#) RESISTENCIAS Ω VOLTAJE 15VR1 1 k Ω 8VR2 100 Ω 679.5mVR3 340 Ω 2.32VR4 500 Ω 4VR5 540 Ω 650.2mVR6 2 k Ω 2.35VR7 200 Ω 29.2mV

COMPROBACIÓN DE CONCEPTOS

1. ¿Cuál según usted es la diferencia que hace más confiable las medidas tomadas en un Multímetro digital comparado con uno análogo? El multimetro digital te da la cifra más exacta con los decimales mientras que en el análogo puede haber falla por hacer el cálculo a la vista de la aguja

2. ¿Cómo influye a la hora de tomar una medida la impedancia del instrumento? Según sea la magnitud de esta oposición presentada a la circulación de corriente varia la medición

3. ¿Cómo definiría usted sensibilidad, precisión? Precisión es el grado de exactitud que tiene un instrumento al hacer la medida, o dicho de otra manera, cual es el margen de error que tiene un instrumento. Sensibilidad de un instrumento de medida corresponde a cuan sensible es a los cambios y que tan rápido los logra detectar

4. Responda: ¿Porqué la señal en el osciloscopio es lineal? ¿Qué pasa si la perilla del osciloscopio esta en A.C.? Porque la grafica lineal permite ver el cambio en el tiempoSi la perilla esta en AC se centra la línea para medir voltajes positivos y negativos es decir sin señal se ve una línea

5. ¿Qué ocurre cuando conectamos el Multímetro en serie para medir voltaje?

Mediría la totalidad del voltaje de entrada del circuito ósea la de la fuente ya que la que varía es la corriente con las resistencias no el voltaje

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

Hayt W.-Kemmerly J. Análisis de circuitos en ingeniería. Mc. Graw Hill.

Jhonson-Hilburn-Jhonson. Análisis básico de circuitos eléctricos. Prentice Hall.

Cooper W. Instrumentación electrónica moderna. Prentice Hall.

Wolf S. Guía para mediciones y prácticas de laboratorio. Prentice Hall.

Zbar, Rockmaker y Bates. Prácticas de Electricidad. ED. 7ª. Alfa Omega.

Clyde C. Whipple y Michael Liwschitz-Garik. Máquinas de corriente alterna. CECSA.

Joseph Edminister y Mohamed Nahvi. Circuitos Eléctricos. Scha