Reporte de Divisores de voltaje y de corriente. Resistencia interna

1.INTRODUCCIÓN En este reporte de Laboratorio de Circuitos Eléctricos I, se trabajará la práctica no.6: “Divisores de voltaje y corriente. Resistencia Interna”. Los divisores de voltaje y corriente son herramientas muy eficaces a la hora de resolver circuitos eléctricos, debido a que el otro método a usar en la resolución de estos seria por medio de la ley de Ohm, o por Kirchhoff, resultaría algo tedioso por el hecho de que debemos analizar el circuito en su totalidad, y mediante los divisores nos destinamos únicamente al resultado que buscamos. También se platicara sobre resistencia interna que es el concepto que nos servirá para diferenciar una fuente de voltaje ideal de una real o vista en la práctica. 1 2 .2 Efectuar mediciones de voltaje y corriente de mayor dificultad. OBJETIVOS 2. 2.2.2 Objetivos específicos 2.1.1 Determinar la resistencia interna de una fuente de voltaje.1 Probar de forma práctica las técnicas/fórmulas de divisor de voltaje y corriente.2.2.1 Objetivo general 2. 2. (Robbins & Miller. La caída de voltaje total en todos los resistores debe ser igual al voltaje aplicado por la(s) fuente(s) de acuerdo con la LVK (Ley de Voltaje de Kirchhoff).3. Se ha visto que para cualquier número de resistores en serie la corriente en el circuito se determina mediante la ley de Ohm: (Robbins & Miller. sin calcular primero la corriente. 2008) La caída de voltaje en cualquier resistor en serie es proporcional a la magnitud del resistor. en tanto que el voltaje en cada elemento en serie es diferente. La regla del divisor de voltaje se utiliza para determinar el voltaje en todos los resistores dentro de una red en serie. 2008) It= Vt Rt Para cualquier número de resistores la caída de voltaje en cualquier resistor se determina en la fórmula: Vx= Vt∗Rx Rt 3 . MARCO TEÓRICO Divisor de voltaje Cuando se examinan los circuitos serie. 2008) La regla del divisor de voltaje permite determinar el voltaje en cualquier resistencia en serie en un solo paso. (Robbins & Miller. se determina que la corriente es la misma en cualquier parte del circuito. Sin embargo. 2008) La regla del divisor de corriente permite calcular la corriente en cualquier resistor de una red en paralelo si se conoce la corriente total que entra en la red. 2008) 4 . Como es de esperarse. (Robbins & Miller. Para determinar la corriente que circula por uno de los resistores se utiliza la siguiente en la fórmula: I 1= It∗R 2 R 1+ R 2 De esta forma podemos inferir que:  Si la corriente que entra en una red en paralelo consiste de  resistores de varios valores. entonces el resistor de valor más pequeño en la red tendrá la mayor cantidad de corriente. el voltaje de terminales depende del valor de la carga conectada a la fuente de voltaje. 2008) Resistencia equivalente En una fuente de voltaje ideal. mejor dicho. la fuente de voltaje real algunas veces no es capaz de proporcionar tanta corriente como la carga demanda. La regla del divisor de corriente se usa para determinar qué tanto de la corriente que entra en un nodo se divide entre los diversos resistores en paralelo conectados al nodo. el voltaje de terminales permanecerá constante sin importar la carga que esté conectada. las corrientes a través de los elementos son diferentes. la corriente en el circuito está limitada por la combinación de la resistencia interna y la resistencia de la carga. la resistencia de valor más grande tendrá la menor cantidad de corriente. (Robbins & Miller. el voltaje en todos los elementos es el mismo. Es decir que una fuente de voltaje ideal será capaz de proporcionar tanta corriente como el circuito demande. (Robbins & Miller.Divisor de corriente En las redes en paralelo. O. Esta característica puede simplificarse al decir que la mayor parte de la corriente seguirá la trayectoria con la menor resistencia. Sin embargo. De manera inversa. en una fuente de voltaje real. 2008) 4. 5A.1 Alambres Conductores. 4. En la práctica. Fig.  (1000V AC/DC Max.En una condición de no carga.1.1. 045V AC. 0-36V DC. 4. con una distancia  mayor o igual a cuatro pies.3 Cuatro (4) Resistencias Variables DE 0 a 125Ω marca Ohmic. EQUIPOS  Dos Multímetros Digitales Fluke 175. Fig.1. 5A. 4. 10 A Max) Fig. (Robbins & Miller. 4.2 Fig.2 Fuente de electricidad AC y DC con voltaje  variable (Lab Volt 37AX). todas las fuentes de voltaje contienen alguna resistencia interna que reduce su eficiencia.1.1. no hay corriente en el circuito y el voltaje de terminales será igual al voltaje que aparece en la fuente de voltaje ideal. 4.1.1 5 .4 Fig. (500W) Fig. 4. Se simboliza cualquier fuente de voltaje en forma esquemática como una fuente de voltaje ideal en serie con una resistencia interna. Fig. fijar Vs a 30V después de Circuito no. determinar el porciento (%) de error.1 haber armado el circuito. PROCEDIMIENTOS EMPLEADOS Fig.1 Armar el circuito mostrado a la izquierda (Circuito no. 4. 6 .3  Actividad no. V3. I2. Tomar las medidas de V1. Seleccionar valores arbitrarios para las resistencias R1.1. V2.1. R2 y R3. Usar el valor obtenido de I1 y calcular I2 e I3. I3.4 5. 4. I1.1). Calcular los voltajes V1 y V2 mediante divisor de voltaje y el porciento (%) de error. 7 Circuito no.  Actividad no. Calcular los voltajes V2 y V3 Circuito no.2 Armar el circuito mostrado a la derecha (Circuito no. R2 y R3. Calcular I1. I3 e I4. I1. Tomar las medidas de V1. fijar Vs a 20V después de haber armado el circuito. Aplicar el divisor de voltaje y determinar la resistencia interna de la fuente. Seleccionar valores arbitrarios para las resistencias R1. V4. V3. conectar una resistencia de 20Ω entre los terminales A y B (nombrar como la misma como RL).3). I2.3 y . medir VAB IS (Circuito no. IS. I2.2).2 mediante divisor de voltaje y el porciento (%) de error de cada uno.4). V2. I3 e I4 y determinar el porciento (%) de error.3: Determinación de la resistencia interna de una fuente real de voltaje Medir el voltaje en vacío de la fuente del laboratorio (Circuito no. Actividad no. 3Ω + = =20.7216 |13.133Ω) =6.133 Ω R 2 R 3 60 Ω+30.1 1 1 60 Ω∗30.133 Ω VR 2= 20V ( 20. PRESENTACIÓN DE CÁLCULOS  Actividad no.304 V 60. Circuito no.4 6.Utilizar 2da Ley de Kirchhoff y determinar la resistencia interna de la fuente.133 Ω V −13.096 V ∗100 =| ∗100 =0.304 V | de error VR 1= 8 .4013.304 | V 13.304 V 0.3 Ω VR1= 20 V ( 40 Ω) =13.70 V 60. 224 |0.423Ω V −15.1V ∗100 =| ∗100 =1.45 V de error VR 3= 9 .706 |∗100 =0.1144 A | de error IR 3=  Actividad no.3 Ω) =0.05 V (28.123Ω) =14.123 Ω R 3 R 4 60 Ω+49.2266 A | de error IR 2= A−0.5 |6.V −0.1144 | A 0.5 Ω + = =27.3441 V |15.2266 | A 0.2310.341 A (30.341 A (60.706 V |14.6 V6.6414.3 de error VR 2= V −14.1144 A 90.05V ( 27.2266 A 0.3 Ω IR 3= 0.94 |0.706 V 55.0014 A ∗100 =| ∗100 =1.2266 A 90.3441V |∗100 =0.7 | V 6.2 1 1 60 Ω∗49.1130.0044 A ∗100 =| ∗100 =1.1144 A −0.5 Ω VR3= 30.3441V 55.423 Ω VR 2= 30.3915.7 V | de error VR 2= IR 2= 0.3 Ω) =15.7−6.3Ω A−0.0 Ω) =0. 76 |∗100 =0.302 A (55.2460.41 A de error I 3= A−0.5420.5418 A(60 Ω) =0.5418 A(49.5Ω A |0.5 Ω) =0.245 A 109.245 |∗100 =0.2 y su respectivo error: I 1= 1.00 A de error I 3=  Actividad no.5418 A 94.2970.297 A |0.395 A de error I 1= A−0.7570.5 Ω) =0.76 A 94.3: Determinación de la resistencia interna de una fuente real de voltaje Resistencia buscada por divisor de voltaje: VRL= VT∗RL VT∗RL RS= – RL RL+ RS VRL 10 .Corrientes en la actividad no.76A−0.923 Ω I 2= 1.302 A (39.5 Ω I 4= 0.037 A de error I 2= A−0.423Ω) =0.5418 A |0.297 A 109.923 Ω I 3= 0.245 A |0.297 |∗100 =0.5418 |∗100 =0. 75 RS= VRS 1.1) Actividad no.522 A 7.0Ω 30.68+VRS+ 29.1498 Ω IS 1.68 V∗20 Ω 633.6 Ω −20 Ω= −20Ω=21.1694 Ω 29.93=0 VRS=1.1     R1 R2 R3 V1 = = = = 40.1694 Ω−20 Ω=1.40V 11 .3Ω 60.0Ω 13.75V = =1.93 Resistencia por 2da ley de Kirchhoff: −31.RS= 31. RESULTADOS OBTENIDOS  7.93 V 29. 3Ω R3 = 60.2) Actividad no.39V V3 = 14.542A I3 = 0.41% %E I4 = 0%  7.60V I1 = 0.5Ω R2 = 28.2                    R1 = 39.395% %E I2 = 0.5% %E I2 = 1.3: Determinación de la resistencia interna de una fuente real de voltaje 12 .341A I2 = 0.224%  7.60V V3 = 6.45% %E I1 = 0.64V V4 = 14.302A I1 = 0.7206% %E V2 =1.037% %E I3 = 0.231A I2 = 0.3) Actividad no.5Ω V1 = 30.297A %E V2 = 0.05V V2 = 15.         V2 = 6.64V IS = 1.113A %E V1= 0.246A I4 = 0.94% %E I3 = 1.3% %E V2 = 0.757A I2 = 0.0Ω R4 = 49. ya que el máximo porcentaje fue de 1.  8. voltaje y corriente.1 Después de que medimos los valores mostrados anteriormente (en presentación de resultados). El porcentaje de error en estos fue mínimo. En esta actividad obtuvimos un extremadamente bajo porcentaje de error.68V VAB = 29.    VS = 31.1498Ω 8.1) Actividad no.93V IS = 1.94%. y fue 13 .2 Después de que medimos con el multímetro los valores indicados de resistencia. el cual promediando el error de esta actividad obtuvimos como resultado un 0. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS  8.522A RL = 20Ω  Resistencia buscada por divisor de voltaje = 1.265%. procedimos a calcular el error.2) Actividad no. procedimos a calcular estos voltajes y corrientes por medio de divisores de voltaje y de corriente. mucho más efectivo que la actividad anterior.1694 Ω Resistencia buscada por 2da ley de Kirchhoff = 1. CONCLUSIÓN En este reporte comprobé de manera práctica lo relacionado los divisores de voltaje y de corriente. pero no eran exactamente 20Ω. mediante divisor de voltaje y mediante la 2da ley de Kirchhoff. procedimos a calcular la resistencia interna de la fuente por medio de dos formas diferentes. 9.producto de que medimos varias veces las asegurarnos de que en si eran los valores reales. aprendí a armar correctamente circuitos un poco más complejos que en las practicas anteriores y a comprender la razón de porque el voltaje disminuía cuando conectábamos una carga a la fuente de voltaje. Para enriquecer la realización de esta práctica hubiera hecho otro ejemplo de resistencia interna para comprender aún mejor el concepto. se puede determinar que es de suma importancia conocer y utilizar correctamente los divisores de voltaje y corriente cuando tenemos resistencias en serie o paralelo.0196Ω. resistencias para  8. dependiendo de la situación. que fue producida porque el valor de la resistencia (RL) estaba muy cerca de 20Ω. ya que en la realidad.2) Actividad no. con una diferencia de 0. Aun así se demuestra que por cualquier camino se pudo llegar a determinar la resistencia interna de la fuente.3 Después de que medimos los valores pedidos. el resultado fue sumamente cercano. y comprender que solo en la teoría se utilizan fuentes ideales de voltaje. todavía no contamos con fuentes de este tipo. 14 . Para finalizar. BIBLIOGRAFÍA Robbins. Análisis de circuitos. C. W.. México: Cengage Learning. Teoría y Práctica. & Miller. (2008). H. A.10. 15 .