Laboratorio 6.Divisores de voltaje y de corriente UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTÁ FACULTAD DE CIENCIAS. DEPARTAMENTO DE FÍSICA. Fundamentos de Electricidad y Magnetismo C. Albarracín1, J.L Cuevas2, D.M Rodríguez3, Y.A Salas4 Mayo 10 de 2013 Resumen En esta práctica de laboratorio relacionamos la definición de resistencia con los circuitos conectados en serie y en paralelo además del concepto de resistencia equivalente. Los resultados esperados pueden obtenerse de forma teórica con el uso de las leyes de Kirchhoff (de los nodos y de las mallas) derivadas a su vez de los principios de conservación de la carga y de la energía en circuitos eléctricos. Palabras clave:Resistencia, resistencia equivalente, Leyes de Kirchhoff. 1. Objetivos Construir y operar adecuadamente circuitos con varias resistencias. Buscar relaciones entre los voltajes y entre las corrientes medidos en circuitos con resistencias conectadas en serie y en paralelo. Buscar relaciones entre las resistencias individuales medidas y la resistencia equivalente medida para los circuitos utilizados. Se derivan delprincipio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva. "La carga eléctrica total en un sistema aislado (la suma algebraica de la carga positiva y negativa presente en un cierto instante) no varía nunca". 3. Marco teórico 3.1 Ley de corrientes de Kirchhoff 2. Introducción 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 y en la actualidad son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica. 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 las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. Esto significa que toda la energía dada por la diferencia de potencial ha sido completamente consumida por la resistencia. Figura 1. La LCK sólo es válida si la densidad de carga se mantiene constante en el punto en el que se aplica. De forma equivalente. Variación del potencial a través de una malla. Dado una diferencia de potencial. la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero. la cual la transformará en calor. La validez de esta ley puede explicarse al considerar que una carga no regresa a su punto de partida. En este caso: En resumen. los voltajes también pueden ser complejos.2 Ley de tensiones de Kirchhoff Esta ley es llamada también Segunda ley de Kirchhoff. En un lazo cerrado. En este campo potencial. Figura 2. dado que las tensiones tienen un signo. Esta ley es cierta incluso cuando hay resistencia en el circuito. Es una ley que está relacionada con el campo potencial generado por fuentes de tensión. una carga que ha completado un lazo cerrado no gana o pierde energía al regresar al potencial inicial.). la ley de tensión de Kirchhoff no tiene nada que ver con la ganancia o pérdida de energía de los componentes electrónicos (Resistores. debido a la disipación de energía. la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero De igual manera que con la corriente. así: Esta fórmula complejos: es válida también para circuitos La ley se basa en el principio de la conservación de la carga donde la carga en couloumbs es el producto de la corriente en amperios y el tiempo en segundos. ley de lazos de Kirchhoff o ley de mallas de Kirchhoff y es común que se use la sigla LVK para referirse a esta ley.Corrientes que concurren a un nodo. esto se traduce con un signo positivo al recorrer un circuito desde un mayor potencial a otro menor. etc. y al revés: con un signo negativo al recorrer un circuito desde un menor potencial a otro mayor. y. sin importar que componentes .De forma equivalente. En este caso tenemos la ecuación: 3. Una carga simplemente terminará en el terminal negativo. Teóricamente. en vez del positivo. Esta ley se basa en la conservación de un campo potencial de energía. capacitores. 4. [2] 4. ∑ De lo anterior se puede concluir que una combinación de resistencias en serie es equivalente a una sola resistencia cuyo valor debe ser igual a la suma de las resistencias que se encuentran en la serie. Montaje experimental 4.electrónicos estén presentes.2 Procedimiento Experimental Divisor de voltaje 3. Figura 4. Se registran los datos y se relacionan entre sí. Se debe medir el valor de cada una de las resistencias involucradas así como el voltaje entre cada una usando un multímetro. la ganancia o pérdida de la energía dada por el campo potencial debe ser cero cuando una carga completa un lazo. cuatro resistencias de distintos valores. Se debe medir el valor de cada una de las resistencias involucradas así como el voltaje entre cada una usando un multímetro. al igual que las corrientes pedidas. Se registran los datos y se relacionan entre sí. ∑ De lo anterior se concluye que un conjunto de resistencias en paralelo es equivalente a una resistencia cuyo valor inverso debe ser igual a la suma de los valores inversos de cada una de las resistencias que se encuentre en paralelo Si hay resistencias conectadas en serie. También se usó un multímetro para realizar las mediciones.3 Resistencia equivalente Si hay resistencias conectadas en paralelo. la resistencia equivalente se calcula de la siguiente manera: Figura 3. al igual que las corrientes medidas. Divisor de corriente . la resistencia equivalente se calcula de la siguiente manera: Se conectan dos resistencias en serie a la fuente de voltaje. Divisor de voltaje Divisor de corriente Se conectan dos resistencias en paralelo a la fuente de voltaje. caimanes y bananas.1 Materiales y equipos En esta práctica usamos una fuente de voltaje fijo de . Valor de las corrientes medidas La corriente en todos los puntos del circuito es la misma debido a que no hay otros caminos por los que pueda desviarse porque estamos considerando un camino cerrado. teniendo en cuenta la información de la Figura 3: Vemos entonces que la resistencia equivalente calculada de estas dos formas distintas difieren muy poco entre sí. Divisor de corriente Las tablas siguientes recopilan las mediciones tomadas teniendo en cuenta la Figura 4: Tabla 1. Estos resultados concuerdan con la teoría expuesta sobre la ley de Ohm.5. Valor de los voltajes Tabla 5. La resistencia equivalente del circuito analizada de forma teórica está dada por: Veamos qué valor resulta de multiplicar cada resistencia por su corriente respectiva: La resistencia equivalente usando la Ley de Ohm con los datos experimentales es: Los valores obtenidos son similares al voltaje de entrada de la fuente que es también similar al que medimos para cada resistencia. Tabla 6. Resultados y Análisis de resultados Divisor de voltaje Las mediciones de este circuito se registran en las siguientes tablas de datos. Valor de las resistencias usadas Tabla 2. Valor de los voltajes Tabla 3. Valor de las resistencias medidas Tabla 4. . Valor de las corrientes medidas De la información contenida en las tablas observamos que el cual es precisamente el voltaje de la fuente fija. org/wiki/Divisor_de_corriente [7] http://electronicacompleta. la corriente es menor que debido a que es menor a . Héctor. 8.wikipedia. Física experimental. por lo que el resultado debe ser igual al obtenido en (como ya dijimos) y en pues es la corriente inicial. En otras palabras. la corriente se desvía en mayor magnitud hacia el camino con menor resistencia. la corriente y el valor de la resistencia en cada una de ellas tomando dos configuraciones distintas como la conexión en serie y en paralelo. Editorial UN. RESTREPO.. Por último. Editorial UN Ahora. Primero obtenemos lo siguiente al ser dos resistencias en paralelo: 7. Ángel Miguel. 2003. Conclusiones Este resultado es similar al medido en . En este caso la resistencia equivalente del sistema la hallaremos como el anterior de dos maneras. Web grafía [5] http://es. Conceptos básicos en electricidad y magnetismo.wikipedia. Sexta edición. Notas de Clase. Así la resistencia equivalente hallada de las dos maneras es la misma como en el problema anterior. Elisabeth. Raymond. Tomo 2. Bibliografía [1] ARDILA.org/wiki/Divisor_de_tensi%C3%B3 [6] http://es. Física. Julio Cesar.com/lecciones/leyes-dekirchhoff . Física para ciencias e ingeniería. lo cual concuerda con lo visto en clase pues la corriente inicial se bifurca por los dos caminos existentes alimentando el sistema. Similarmente vemos: Con esta práctica logramos establecer la relación existente entre el voltaje. y en el segundo es la corriente la que varía y el voltaje es constante. usando la ley de Ohm con el voltaje y la corriente de entrada obtenemos: [4] SERWAY. Cengage Learning Editores. Este resultado difiere muy poco del valor medido en debido a que las corrientes que se bifurcaron al principio se unen nuevamente en el nodo inferior de la Figura 4. Además. ROJAS. [3] NAVARRETE. calculamos la resistencia equivalente de los dos circuitos con procedimientos distintos pero llegando a un resultado similar haciendo uso de la ley de Ohm y las leyes de Kirchhoff. Editorial UN [2] BARCO.Ahora al hacer: 6. Principios de electricidad y magnetismo. pues en el primero el voltaje en cada resistencia es distinto mientras la corriente permanece inalterada. Edilberto. Observamos también el por qué de las denominaciones de Divisor de voltaje y de corriente.
Report "LABORATORIO 6. Divisores de Voltaje y de Corriente"