UNAMFES AcatlánLaboratorio de ElectricidadPractica 5 CIRCUITOS DE CORRIENTE DIRECTA Y DE CORRIENTE ALTERNA Avalos Vázquez Ana Lilia

DESARROLLO

La corriente eléctrica puede ser cd o ca. Con cd denotamos la corriente directa, que implica un flujo de carga que fluye siempre en una sola dirección. Una batería produce corriente directa en un circuito porque sus bornes tienen siempre el mismo signo de carga. Los electrones se mueven siempre en el circuito en la misma dirección: del borne negativo que los repele al borne positivo que los atrae. Aún si la corriente se mueve en pulsaciones irregulares, en tanto lo haga en una sola dirección es cd.La corriente alterna (ca) se comporta como su nombre lo indica. Los electrones del circuito se desplazan primero en una dirección y luego en sentido opuesto, con un movimiento de vaivén en torno a posiciones relativamente fijas. Esto se consigue alternando la polaridad del voltaje del generador o de otra fuente.La popularidad de que goza la ca proviene del hecho de que la energía eléctrica en forma de ca se puede transmitir a grandes distancias por medio de fáciles elevaciones de voltaje que reducen las pérdidas de calor en los cables.La aplicación principal de la corriente eléctrica, ya sea cd o ca, es la transmisión de energía en forma silenciosa, flexible y conveniente de un lugar a otro.

ACTIVIDAD

Procedimos a realizar conexiones en serie, paralelo y mixto; con un número determinado de resistencias que se encuentran en la consola de pruebas, tomando lecturas de corriente y voltaje en los instrumentos de medición y compara cálculos teóricos y prácticos.

CIRCUITO EN SERIE

Datos teóricos Datos prácticosIa= 0.179 A Ia= 0.175 AVb= 53.7 V Vb= 52 VIc= 0.179 A Ic= 0.190 AVc= 30.681 V Vc= 27 V

CIRCUITO PARELELO

CIRCUITO MIXTO

Datos teóricos Datos prácticosIa= 1.700 A Ia= 1.700 AVc= 120 V Vc= 120 VIc= 0.700 A Ic= 0.500 A

Datos teóricos Datos prácticosIa= 0.3882 A Ia= 0.450 AVa= 120 V Va= 120 VIb= 0.3882 A Ib= 0.450 AVb= 77.64 V Vb= 70 VIc= 0.141 A Ic= 0.185 AVc= 42.34 V Vc= 45 V

ACTIVIDAD

Obtener los valores de voltaje y de corriente y comprobar las leyes de Kirchhoff.

CONCLUSIONESComo pudimos darnos cuenta hay un poco de discrepancia entre los resultados entre los datos teóricos y los datos obtenidos en práctica.

En esta práctica aprendimos diversas características de ciertos instrumentos que son usados comúnmente en diferentes mediciones, como lo son: el voltaje, la resistencia, la frecuencia, etc.

Debemos además de conocer ciertas formulas y Leyes en las que tengamos que vaciar los Datos de Medición para obtener resultados confiables y por consiguiente, un optimo trabajo.

Ia= 0.8 AIb= 0.8 AVa= 30 VVb= 65 V Va= 26.8 V

Vb= 14 VVc= 51 V

Ia= 0.5 AVa= 60 VIb= 0.3 AVb= 60 V

Ia= 0.5 AVa= 38 VIb= 0.12 AVb= 19 VIb= 0.2 AVb= 19 V

CUESTIONARIO1. ¿En qué consiste el principio de súper posición?

En el teorema de superposición en teoría de circuitos se establece que la tensión entre dos nodos de un circuito o la corriente que atraviesa una rama es igual a la suma de las tensiones o de las corrientes producidas por cada uno de los generadores de tensión y de los generadores de corriente del circuito. En cada uno de los cálculos parciales, se conserva uno solo de los generadores y se remplazan los otros generadores de tensión por cortocircuitos y los otros generadores de corriente por circuitos abiertos.

2. ¿Qué es el teorema Thevenin?Establece que si una parte de un circuito eléctrico lineal está comprendida entre dos terminales A y B, esta parte en cuestión puede sustituirse por un circuito equivalente que esté constituido únicamente por un generador de tensión en serie con una impedancia, de forma que al conectar un elemento entre las dos terminales A y B, la tensión que cae en él y la intensidad que lo atraviesa son las mismas tanto en el circuito real como en el equivalente.El voltaje de Thevenin es el voltaje generado por la fuente ideal que forma parte del circuito equivalente. Una manera de obtener este voltaje es observando que cuando desconectamos la resistencia de carga del circuito, entre sus terminales aparece una diferencia de potencial igual al voltaje de la fuente del circuito equivalente, ya que al ser la corriente igual a cero la caída de potencial en la resistencia equivalente es nula: por lo tanto la tensión de Thévenin es igual al voltaje de circuito abierto (con la resistencia de carga desconectada). En el circuito de la figura, la tensión de Thévenin es la diferencia de potencial entre los puntos A y B luego de haber quitado la resistencia de carga (RL) del circuito.

3. ¿Qué es el teorema Norton?El teorema de Norton para circuitos eléctricos es dual del Teorema de Thevenin. Antes de esta edición había un enunciado totalmente incorrecto. Mejor mirar versión en inglés. Se conoce así en honor al ingeniero Edward Lawry Norton, de los Laboratorios Bell, que lo publicó en un informe interno en el año 1926,1 el alemán Hans Ferdinand Mayer llegó a la misma conclusión de forma simultánea e independiente.Al sustituir un generador de corriente por uno de tensión, el borne positivo del generador de tensión deberá coincidir con el borne positivo del generador de corriente y viceversa.

4. ¿En qué consiste el análisis de mallas en un circuito eléctrico?

a) Graficar el circuito a analizar de manera que no exista ningún conductor (de ser posible) que cruce sobre otro.b) Convertir las fuentes de corriente en fuentes de tensiónc) Dibujar las corrientes que circulan por el circuito con las puntas de las flechas indicando que van en el sentido de las agujas del reloj. Las corrientes se denominan I1, I2, I3,....etc. Ver ejemplo al final.d) Formar una tabla con las ecuaciones obtenidas del circuito (con ayuda de la ley de Kirchoff). El número de filas de la tabla es el mismo que el número de corrientes establecidas en el paso 3. Hay 3 columnas: Las columnas A y B se ponen al lado izquierdo del signo igual y la columna C al lado derecho del mismo signo.e) Para cada ecuación, el término correspondiente en la columna A es: la corriente IN multiplicada por la suma de las resistencias por donde IN circula. (Donde N es: 1, 2, 3,..., etc.)f) Los términos de la columna B se restan de los términos de la columna A. Para cada ecuación N, este término consiste de resistencia o resistencias que son atravesadas por corrientes que no es IN y se multiplican por esta otra corriente IX. Es posible que por esta o estas resistencias (mutuas) pase más de una corriente aparte de la corriente IN. En este caso la columna B tendrá términos con la forma: –R5 (I4+I5). También es posible que en una malla N halla 2 o más resistores (mutuos) que sean atravesados por corrientes diferentes a IN (son corrientes de otras mallas). En este caso la columna B estará compuesta de 2 o más términos (ejemplo: – R1I3 – R6I7.)

g) La columna C está compuesta de términos, que son la suma algebraica de las fuentes de tensión por donde pasa IN. La fuente se pone positiva si tiene el mismo sentido de la corriente y negativo si tiene sentido opuesto.h) Una vez elaborada la tabla, se resuelve el sistema de ecuaciones para cada IN. Se puede hacer por el método de sustitución o por el método de determinante. Al final si un valor de I tiene un valor negativo significa que el sentido original supuesto para ella era el opuesto.

5. ¿En qué consiste el análisis de nodos en un circuito eléctrico?

a) Convertir todas las fuentes de tensión en fuentes de corrienteb) Escoger un nodo para que sea el nodo de referencia (usualmente se escoge tierra).c) Etiquetar todos los otros nodos con V1, V2, V3, V4, etc.d) Armar una tabla para formar las ecuaciones de nodos. Hay 3 columnas y el número de filas depende del número de nodos (no se cuenta el nodo de referencia)e) El término de la columna A es la suma de las conductancias que se conectan con el nodo N multiplicado por VNf) Los términos de la columna son las conductancias que se conectan al nodo N y a otro nodo X por VX (El nodo de referencia no se incluye como nodo X). Puede haber varios términos en la columna B. Cada uno de ellos se resta del término de la columna A.g) El término de la columna C, al lado derecho del signo de igual, es la suma algebraica de todas las fuentes de corriente conectadas al nodo N. La fuente es considerada positiva si suministra corriente hacia el nodo (al nodo) y negativa si la corriente sale del nodo.h) Una vez elaborada la tabla, se resuelve el sistema de ecuaciones para cada VN. Se puede hacer por el método de sustitución o por el método de determinante. Al final si un valor de V tiene un valor negativo significa que la tensión original supuesto para él era el opuesto

6. ¿Qué dice la ley de voltajes de Kirchhoff?

En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión. Un enunciado alternativo es:En toda malla la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico debe ser 0 (cero).

7. ¿Qué dice la ley de corrientes de Kirchhoff?En todo nodo, donde la densidad de la carga no varíe en un instante de tiempo, la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes. La suma de todas las intensidades que entran y salen por un Nodo (empalme) es igual a 0 (cero)Un enunciado alternativo es:En todo nodo la suma algebraica de corrientes debe ser 0 (cero).

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8. ¿En que consiste el divisor de voltajes?Es un conjunto de dos o más resistencias en serie, de modo que entre los elementos de cada resistencia la ddp existente es una fracción del voltaje aplicado al conjunto.

9. ¿En que consiste el divisor de corriente?

Es un conjunto de dos o más resistencias en paralelo de modo que la corriente que circula por cada resistencia es una fracción de la intensidad de corriente total.

10. ¿Qué son los elementos activos y qué son los elementos pasivos en un circuito eléctrico?

Los elementos de un circuito eléctrico se pueden dividir principalmente en: Elementos pasivos - Son aquellos que absorben energía. Elementos activos - Son aquellos que suministran energía. Un ejemplo de elemento pasivo seria el resistor y las fuentes de corriente y voltaje serian elementos activos. Los capacitores e inductores suelen estar dentro de estas dos categorías ya que adsorben energía cuando se carga y asi mismo suministran energía cuando se descargan. El resistor, inductor, capacitor y fuentes son los elementos básicos y es posible ejemplificar el funcionamiento de cualquier dispositivo electrónico con diferentes combinaciones de estos elementos.

Componentes activos Los componentes activos son aquellos que son capaces de excitar los circuitos o de realizar ganancias o control del mismo. Fundamentalmente son los generadores eléctricos y ciertos componentes semiconductores. Estos últimos, en general, tienen un comportamiento no lineal, esto es, la relación entre la tensión aplicada y la corriente demandada no es lineal.Los componentes activos semiconductores derivan del diodo de Fleming y del triodo de Lee de Forest. En una primera generación aparecieron las válvulas que permitieron el desarrollo de aparatos electrónicos como la radio o la televisión. Posteriormente, en una segunda generación, aparecerían los semiconductores que más tarde darían paso a los circuitos integrados (tercera generación) cuya máxima expresión se encuentra en los circuitos programables (microprocesador y microcontrolador) que pueden ser considerados como componentes, aunque en realidad sean circuitos que llevan integrados millones de componentes.En la actualidad existe un número elevado de componentes activos, siendo usual, que un sistema electrónico se diseñe a partir de uno o varios componentes activos cuyas características lo condicionará. Esto no sucede con los componentes pasivos. En la siguiente tabla se muestran los principales componentes activos junto a su función más común dentro de un circuito.

Componente Función más común

Amplificador operacional Amplificación, regulación, conversión de señal, conmutación.

Biestable Control de sistemas secuenciales.

PLD Control de sistemas digitales.

Diac Control de potencia.

Diodo Rectificación de señales, regulación, multiplicador de tensión.

Diodo Zener Regulación de tensiones.

FPGA Control de sistemas digitales.

Memoria Almacenamiento digital de datos.

Microprocesador Control de sistemas digitales.

Microcontrolador Control de sistemas digitales.

Pila Generación de energía eléctrica.

Tiristor Control de potencia.

Puerta lógica Control de sistemas combinacionales.

Transistor Amplificación, conmutación.

Triac Control de potencia.

Componentes pasivos Existe una amplia variedad de este tipo de componentes, tanto en forma como en funcionalidad y en características. En la siguiente tabla se indican los principales componentes pasivos junto a su función más común dentro de un circuito.

Componente Función más común

Altavoz Reproducción de sonido....

Cable Conducción de la electricidad.

Condensador Almacenamiento de energía, filtrado, adaptación impedancias.

Conmutador Reencaminar una entrada a una salida elegida entre dos o más.

Fusible Protección contra sobre-intensidades.

Inductor Adaptación de impedancias.

Interruptor Apertura o cierre de circuitos manualmente.

Potenciómetro Variación la corriente eléctrica o la tensión.

Relé Apertura o cierre de circuitos mediante señales de control.

Resistor División de intensidad o tensión, limitación de intensidad.

Transductor Transformación de una magnitud física en una eléctrica (ver enlace).

Transformador Elevar o disminuir tensiones, intensidades, e impedancia aparente

Varistor Protección contra sobre-tensiones.

Visualizador Muestra de datos o imágenes.

Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kirchhoff_de_circuitos_el%C3%A9ctricoshttp://www.google.com.mx/search?hl=es&q=regla+de+divisor+de+corriente&meta=http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_superposici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Th%C3%A9venin

http://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Nortonhttp://www.ifent.org/lecciones/semiconductor/default.asp