PRIMER TRABAJO COLABORATIVOFÍSICA ELECTRÓNICA LEIDY JULIETH OCHOA CÓDIGO: 38211792 YAILETH CORREDOR OSORIO CÓDIGO: 41948397 EDWIN LEONARDO ROBAYO BERRIO CÓDIGO: 7316445 DIEGO ARMANDO ARANZALEZ DELGADO CÓDIGO: 14139828 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA MARZO DE 2015 COLOMBIA . Adicionalmente se busca alcanzar otros objetivos como el desarrollo de habilidades para el manejo de simuladores para circuitos eléctricos sencillos como una opción de laboratorio de pruebas para contrastar la teoría con la práctica en escenarios reales. Finalmente se busca desarrollar la creatividad del estudiante para solucionar problemas reales mediante la simulación de circuitos eléctricos como base de formación profesional.OBJETIVOS El objetivo principal del presente trabajo colaborativo es evidenciar el desarrollo de habilidades relacionadas con el montaje y puesta en marcha de circuitos eléctricos para la solución de algunos retos tecnológicos mediante la comprensión de los conceptos estudiados y el reconocimiento de las leyes básicas y el comportamiento de diversos elementos enmarcados en la primera unidad del curso de Física Electrónica. Recuerde que el prefijo “K” corresponde a Kilo (10 3 = 1000) y el prefijo “M” corresponde a Mega (106 = 1000000) Para las siguientes resistencias y el circuito dado. .1.2 KΩ y “1M2 Ω” equivale a 1.2 MΩ. responda los cuestionamientos planteados. es decir. TRABAJO SOBRE LAS RESISTENCIAS ELÉCTRICAS A continuación se presenta una tabla con valores comerciales de resistencias eléctricas. aquellos valores que existen en las tiendas de componentes electrónicos. NOTA: Las resistencias que aparecen con el prefijo “K” o “M” en medio de 2 números se interpretan como sigue: “1K2 Ω” equivale a 1. determine el valor de R1 y R2. R// basados en el código de colores y con la ayuda de una aplicación web hallamos el valor de cada resistencia y los resultados se muestran a continuación: Para la resistencia # 1 . De acuerdo a las imágenes mostradas y teniendo en cuenta el código de colores.a. 8 K ohm+2. ¿Cuál es el valor de la fuente de alimentación V1? R// Para hallar el valor del voltaje de la fuente es clave identificar la disposición del circuito.Para la resistencia #2 b. que la corriente (I) Es la misma en cualquier punto del circuito.2 K ohm=7 K ohm V 1=R∗I =( 7 K ohm )∗( 2 m A )=14 v V 1=14 v Adicionalmente se puede proceder con otro método. estos dos métodos se ilustran en el siguiente diagrama que además corrobora la respuesta analítica hallada. . Con esa información se procede así: Circuito resistivo en serie: RT =R1 + R2=4. sumando las caídas de voltaje de los elementos de carga se obtiene el voltaje de la fuente. se puede hallar la caída de voltaje en cada resistencia y después utilizar la segunda ley Kirchhoff. con esto sabemos. También que las dos resistencias son equivalentes a la suma aritmética de las resistencias. En este caso el circuito es resistivo en serie. 02897 m A R ( 6. ¿Son comerciales las dos resistencias? Si no son comerciales cámbielas de tal forma que la corriente no sea mayor pero si muy aproximada a los 2 mA que muestra el circuito. Como R1 no es comercial debemos escoger otra resistencia tal que el valor de la corriente sea muy cercano a 2 m A no mayor. En el caso que R1=4. pues su valor de 4. por el contrario la resistencia R2 es comercial pues su valor está registrado en la tabla anteriormente anexada.7 K ohm RT =R1 + R2=4.c.9 K ohm ) .2 K ohm=6.9 K ohm ( 14 v ) V I= = =2.8 K ohm no aparece en la tabla proporcionada por la guía.1 K ohm. Para esto utilizamos las dos resistencias comerciales más cercanas al valor de R1 y calculamos la corriente sabiendo que la fuente suministra un voltaje de 14 v.7 K ohm+2. los valores más cercanos son la resistencia de 4. R// la resistencia R1 no es comercial. teniendo en cuenta que el voltaje V1 conserva el mismo valor.7 K ohm y 5. Si fue necesario cambiar una o las dos resistencias dadas para el circuito.918 m A Por lo anterior la resistencia comercial con la cual reemplazaremos R1 es la resistencia de 5.3 K ohm ) I =1.1 K ohm.1 K ohm pues con ella nos aproximamos mucho al amperaje solicitado sin exceder su valor. Por eso debíamos tomar una resistencia comercial ligeramente mayor a 4. fue necesario cambiar solo una de las resistencia. . a medida que la resistencia disminuye. el amperaje aumenta y viceversa.1 K ohm RT =R1 + R2=5.9178 m A R ( 7.8 K ohm a 5. d.029 m A En el caso que R1=5. R// en el punto anterior. ahora ayudados por la aplicación web buscaremos el código de colores para la nueva resistencia de 5.1 K ohm+2. Además era de esperarse pues si el voltaje se mantiene constante. R1 de 4.1 K ohm.3 K ohm ( 14 v ) V I= = =1.8 K ohm. indique cual sería el código de colores para la o las resistencias comerciales determinadas en el punto anterior.2 K ohm=7.I =2. R// Debido a que el circuito resistivo es un circuito en serie. la corriente tiene el mismo valor en cualquier punto para comprobarlo utilizamos dos medidores de amperaje. Realice la simulación del circuito mostrando tanto la corriente como la caída de voltaje en cada una de las resistencias. adicionalmente instalamos dos voltímetros para medir la caída en cada resistencia.e. tanto para los valores dados como para los comerciales. El primer caso que se presenta es el circuito original del ejercicio: . El segundo caso que se presenta es el circuito con la resistencia modificada: 2. APLICACIÓN DE LAS LEYES DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS Se adquirieron en una tienda de componentes electrónicos los siguientes elementos . de tal manera que se consuma la menor corriente posible en el siguiente circuito? R// Antes de resolver cual debe ser la configuración de las resistencias en el circuito es necesario conocer los valores de cada resistencia. para ello utilizaremos nuevamente la aplicación web para descifrar el código de colores. Los valores son los siguientes: Para R1: Para R2: .a. Circuito en serie: De las resistencias adquiridas ¿cuáles debo elegir. el menor consumo de corriente se dará si la resistencia equivalente es la de menor valor. existe una resistencia equivalente igual a la suma aritmética de las resistencias. En el presente caso R1 y R3 son las indicadas.7 K ohm=14. voltaje y potencia en cada uno de los elementos. Para los cálculos solicitados es elemental reconocer que el circuito analizado es un circuito en serie y por tanto la corriente es la misma en cualquier punto. así podemos calcular la corriente en cualquier punto del circuito: Para R1=10 K ohm y R3=4. Realice los cálculos de corriente. Además la fuente es de 15 v. Como es un circuito resistivo en serie.7 K ohm . es decir las dos resistencias cuya suma aritmética tenga el menor valor.7 K ohm RT =R1 + R3=10 K ohm+ 4. serán las resistencias que presentaran menor oposición al flujo de electrones y por tanto menor consumo de corriente.Para R3: Como el circuito resistivo está en serie. ( 15 v ) V I= = =1.30m W .404 mW 1 1 PR =10.7 K ohm V R =R3∗I = ( 4.02 m A ) =10.7 K ohm ) I =1.2 v 1 Para calcular la potencia procedemos así: PR =V R ∗I =( 10.02 m A ) =4.90 m W 3 Finalmente procederemos a calcular la potencia generada por la fuente.794 v 3 V R =4.3 mW PFuente =15.7 K ohm )∗( 1.02 m A )=4.2 v 1 V R =10.80 v 3 Para calcular la potencia procedemos así: PR =V R ∗I =( 4.8 v )∗( 1.2 v )∗( 1.896 m W 3 3 PR =4. así: PFuente =V Fuente∗I = (15 v )∗( 1.02 m A ) =15.02 m A Ahora procedemos a calcular el voltaje y la potencia consumida por cada resistencia: Para R1=10 K ohm V R =R1∗I =( 10 K ohm )∗( 1.0204 m A R ( 14.40 mW 1 Para R3=4.02 m A )=10. 020 1.8 15 10. pues su valor de 22 K ohm es el más alto de las 3. Se observa y los resultados obtenidos analíticamente son iguales a los resultados obtenidos con el simulador.020 10.90 15. lo que haría que en cualquier configuración en serie que se utilizar.20 4. Compruebe los cálculos haciendo uso del simulador.7 -- 1. Valor Elemento R1 R3 FUENTE R (K ohm) I (m A) V (v) P ( m W) 10 4. b.020 1. hubiese un mayor consumo de corriente y eso iría en contravía del ejercicio propuesto. de tal manera que se consuma la mayor corriente posible en el siguiente circuito? . En el siguiente grafico se observaran los resultados obtenidos con el simulador y se podrán comparan con los datos de la tabla que sintetiza los resultados obtenidos analíticamente. Circuito en paralelo: De las resistencias adquiridas ¿cuáles debo elegir. La resistencia R2 no se utilizó en el circuito en serie.40 4.3 Explique la razón por la cual no eligió la resistencia sobrante. para ello utilizaremos nuevamente la aplicación web para descifrar el código de colores. Los valores son los siguientes: Para R1: Para R2: Para R3: .R// Antes de resolver cual debe ser la configuración de las resistencias en el circuito es necesario conocer los valores de cada resistencia. R2=22 K ohm y R3=4. Realice los cálculos de corriente.7 K ohm ) 26. así podemos calcular la corriente en cada elemento y la potencia. el mayor consumo de corriente se dará si la resistencia equivalente es la de mayor valor. así: R1=10 K ohm .873 K ohm R2 + R3 ( 22 K ohm ) + ( 4. serán las resistencias que presentaran mayor oposición al flujo de electrones y por tanto mayor consumo de corriente. se puede decidir sin temor a equivocarnos que la pareja R1 y R2 serán las resistencias que harán que dicho circuito consuma mayor corriente.7 K ohm ) 47 ( K ohm )2 = = =3.7 K ohm ) 14.197 K ohm R1 + R3 ( 10 K ohm ) + ( 4. de 12 v.Como el circuito resistivo está en paralelo.7 K ohm RT = R2∗R3 ( 22 K ohm )∗( 4.7 K ohm 1−2 1−3 2−3 De lo anterior. utilizando la formula se tiene: R ∗R 1 1 1 R +R = + = 1 2 → RT = 1 2 RT R1 R2 R1∗R 2 R 1+ R 2 1−2 1−2 Ahora se procede a calcular cada resistencia equivalente: RT = R1∗R 2 ( 10 K ohm )∗( 22 K ohm ) 220 ( K ohm )2 = = =6.7 K ohm Para . Por tanto es necesario realizar el cálculo de las resistencias equivalentes para cada pareja de resistencias.875 K ohm R1 + R2 (10 K ohm ) + ( 22 K ohm ) 32 K ohm RT = R1∗R3 ( 10 K ohm )∗( 4. Para los cálculos solicitados es elemental reconocer que el circuito analizado es un circuito en paralelo y por tanto el voltaje entre cada terminal es el mismo e igual al voltaje de la fuente. . es decir. voltaje y potencia en cada uno de los elementos.4 ( K ohm )2 = = =3.7 K ohm ) 103. 2 m A 1 Para calcular la potencia consumida procedemos así: PR =V∗I R =( 12 v )∗( 1.4 mW 1 R2=22 K ohm Para la resistencia V Fuente =V R =V =12 v 2 IR = 2 ( 12 v ) V = =0.54 mW 2 2 PR =6.545 m A )=6.2 m A )=14.4 m W 1 1 PR =14.545m A 2 Para calcular la potencia consumida procedemos así: PR =V∗I R =( 12 v )∗( 0.545 m A R2 ( 22 K ohm ) I R =0.R1=10 K ohm Para la resistencia V Fuente =V R =V =12 v 1 IR = 1 ( 12 v ) V = =1.2 m A R1 (10 K ohm ) I R =1.5 mW 1 Procederemos a calcular la corriente que genera la fuente mediante la 1ª ley de Kirchhoff así: . 9m W Compruebe los cálculos haciendo uso del simulador.545 m A )=1. Se observa y los resultados obtenidos analíticamente son iguales a los resultados obtenidos con el simulador.94 mW PFuente =20.745 m A Para calcular la potencia generada por la fuente procedemos así: PFuente =V∗I Fuente = (12 v )∗( 1.I Fuente=I R + I R =( 1. .2 m A ) + ( 0.745 m A ) =20.745 m A 1 2 I Fuente=1. En el siguiente grafico se observaran los resultados obtenidos con el simulador y se podrán comparan con los datos de la tabla que sintetiza los resultados obtenidos analíticamente. . mediante el uso correcto del software de simulación y el entendimiento de los conceptos.745 14. lo que haría que en cualquier configuración en paralelo que se utilizara.7 K ohm es el más bajo de las 3. Adicionalmente la ilustración de los circuitos eléctricos que presenta el simulador facilita la comprensión del funcionamiento de cada elemento y sus posibles fallas.5 20. El simulador Electronics Workbench en su versión de prueba no presenta una herramienta directa para medir la potencia generada por una fuente o consumida por algún elemento. leyes y elementos presentados en la primera unidad del curso de física electrónica. pues su valor de 4. Las diferencias que pueden existir dependerán de los ajustes a las herramientas de medición del laboratorio virtual.2 0.4 6. El uso de simuladores de circuitos como laboratorio de prueba facilita la comprensión del funcionamiento de un circuito y el análisis de las posibles fallas. son los mismos resultados obtenidos con el software de simulación. aplicando los conceptos y las leyes fundamentales que rigen los circuitos eléctricos. La resistencia R3 no se utilizó en el circuito en serie. CONCLUSIONES Mediante el desarrollo del presente trabajo colaborativo se puede evidenciar las habilidades para el montaje y puesta en marcha de circuitos eléctricos sencillos dando respuesta a retos tecnológicos. un laboratorio virtual con las herramientas necesarias para los estudios de circuitos eléctricos y electrónicos. Además reduce el tiempo de montaje.545 1.9 Explique la razón por la cual no eligió la resistencia sobrante. hubiese un menor consumo de corriente y eso iría en contravía del ejercicio propuesto. ANALISIS DE RESULTADOS Como se menciona en el cuerpo del trabajo los resultados obtenidos analíticamente. De la misma manera se puede corroborar el desarrollo de habilidades para el uso correcto del software de simulación Electronics Workbench.Valor Elemento R1 R2 FUENTE R (K ohm) V (v) I (m A) P ( m W) 10 22 -- 12 12 12 1.
Report "Trabajo Colaborativo - Fisica Electronica - Grupo 40"