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Resumen

Los circuitos elctricos, son recorridos preestablecidos y que contienen diversos elementos elctricos,

tales como resistencias, capacitores, fuente de alimentacin, etc, etc. Por los cuales se trasladan los

electrones, cuyo desplazamiento es motivado por una diferencia de potencial elctrico, por lo que los

electrones fluyen desde donde hay un mayor potencial elctrico haca donde es menor dicho potencial, y

para que dicha diferencia de potencial se mantenga constante en el tiempo, es necesario que haya en el

circuito una fuente o generador que impulse las cargas elctricas desde un extremo hacia el otro. Ese

flujo de electrones o de cargas elctricas, se le conoce como corriente elctrica. La finalidad de esta

prctica, es que de forma experimental se identifique y usen los diferentes componentes elctricos

existentes, as cmo aprender a medir corriente y tensin (voltaje) en un circuito elctrico, primero hecho

tericamente, modelarlo con ayuda de software y posteriormente realizarlo fsicamente.

INSTITUTO TECNOLGICO DE QUERTARO

Departamento de Metal- mecnica

Ingeniera Mecnica

Materia: Sistemas electrnicos, clave MED1030

Prctica # 1 Circuitos elctricos Bsicos

Alumno: Juan Reynaldo Snchez Corona, No. De control 11141488

Profesor: Jos Joaqun Castellanos Galindo

Fecha de entrega: 10 de Junio de 2014

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ndice

Objetivo ............................................................................... 2

Marco terico ....................................................................... 2

Desarrollo experimental y resultado ................................... 7

Conclusiones ...................................................................... 15

Referencias bibliogrficas ................................................... 15

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Objetivo de la prctica

El objetivo de la prctica, es aprender lo que es un circuito elctrico tipos de circuitos

elctricos (circuito serie, paralelo y mixto, sus partes que lo conforman, es decir, los

componentes elctricos, tensin elctrica, resistencia y corriente y Ley de Ohm y de

Kirchhkoff. Tambin, se pretende aprender a calcular de manera terica usando las leyes

de Ohm y de Kirchhkoff la tensin elctrica, y la corriente en diferentes circuitos

propuestos por el profesor, para que posteriormente, usando un software (Fritzing), para

modelar los circuitos propuestos, y que sirva como referencia para construirlos fsicamente

en un protoboard. Una vez construido usar el multmetro para medir corriente y tensin

elctrica para verificar que los clculos coincidan con las mediciones obtenidas.

Marco Terico

Tensin elctrica: es una magnitud fsica que cuantifica la diferencia de potencial elctrico entre dos puntos. Tambin se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo elctrico sobre una partcula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltmetro. Su unidad de medida es el voltio.

La tensin es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial elctrico de los puntos A y B.

La unidad de medicin de la tensin elctrica (voltaje) en SI es el volt (V) [1].

Corriente elctrica: tambin conocida como intensidad elctrica, se puede definir como la cantidad de carga que recorre un material por unidad de tiempo, es decir, la intensidad elctrica es la variacin temporal de la carga elctrica, que dimensionalmente se expresara como coulombs por segundo ( C/s). en SI, la unidad de medida de la corriente es el Ampere (A), que equivale a 1 C/s.

Resistencia elctrica: La resistencia elctrica, es la oposicin de un material al paso de la corriente elctrica, la cual se mide en SI en ohms (). La resistencia depende directamente de las propiedades del material, ya que de esto depende su alta o baja resistencia.

Circuito elctrico: Un Circuito elctrico es un conjunto de elementos que unidos de forma adecuada permiten el paso de electrones. Dicho circuito, desde luego est compuesto por algunos elementos, tales como:

Generador: Es un elemento (tal como una pila) que es capaz de mantener constante

una diferencia de potencial elctrico, ya que dicha diferencia impulsa el flujo de

electrones.

Hilo conductor: por lo general, es identificado con cable, es un material que permite

el paso de electrones poniendo poca resistencia a dicho flujo.

Resistencia: Es un elemento por el cual el flujo de electrones es disminuido

considerablemente, debido a la oposicin del elemento al paso de la carga elctrica.

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La unidad de resistencia es el ohm (). Cabe sealar que dicho elemento no

presenta polaridad ( es decir, no distingue una terminal positiva y una negativa)

Capacitor: elemento elctrico formado por dos placas, separadas entre s por un

material llamado dielctrico, las cuales, sometidas a una diferencia de potencial,

adquieren carga elctrica, en una de ellas carga positiva y en la otra carga negativa,

por lo que se puede afirmar que dicho elemento puede ser empleado para

almacenar energa. La capacidad de un elemento de almacenar carga elctrica se

mide en faradios. Al igual que los resistores, no poseen polaridad.

Diodo: es un dispositivo o elemento electrnico, formado por dos electrodos, un

nodo y un ctodo, y que su uso principal es permitir el paso de corriente elctrica

en un solo sentido, aunque tambin dependiendo de donde se use es capaz de

rectificar una seal alterna, etc.

Diodo LED: los diodos emisores de luz (del ingls Light-Emitting Diode), es un tipo

de diodo el cual, al polarizarse directamente, a nivel atmico, libera energa en

forma de fotones, y dicha liberacin de energa, si se hace en el espectro de luz

visible, hace que el ojo humano perciba dicha liberacin de energa como luz.

Lo anterior, en base a la referencia [2] y conocimientos previos adiquiridos en clases

como por ejemplo, electromagnetismo y circuitos y mquinas elctricas.

Por otro lado, un circuito elctrico, suele ser representado grficamente, para efectos

de analizarlos (obtener informacin sobre corriente y cadas de tensin), por lo cual es

necesario conocer la simbologa con la cual se representan los elementos que

conforman un circuito elctrico:

Elemento Representacin (smbolo)

Generador ( acumulador, batera, etc, etc.)

Resistor

Capacitor (condensador)

Diodo

Diodo emisor de luz (LED)

Fig.1 Tabla con algunos dispositivos elctricos/ electrnicos y su respectivo smbolo

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Ley de ohm: Apoyado en la referencia [5], la ley de Ohm, es una ley emprica,

formulada en el siglo XIX, por el fsico y matemtico alemn Georg Simon Ohm, la cual

establece que la corriente elctrica que circula a travs de dos puntos, es directamente

proporcional a la tensin elctrica aplicada entre esos mismos dos puntos, siendo esa

constante de proporcionalidad la resistencia elctrica, que fsicamente representa la

oposicin del medio conductor al flujo de corriente.

Matemticamente se expresa como:

V= RI

Leyes de Kirchhoff: Las leyes de Kirchhoff, son dos leyes en el campo de la electricidad,

formuladas por el fsico Prusiano Gustav Kirchhoff, las cuales estn basadas en el

principio de conservacin de la energa, y son empleadas para analizar circuitos

elctricos.

Su primer Ley, mejor conocida como Ley de nodos, enuncia que en un nodo (punto

comn de varios elementos elctricos en un circuito) la suma algebraica de todas las

corrientes que pasan por dicho nodo es igual a cero, otra forma equivalente es que en

un nodo, la corriente que entra por el nodo es igual a la corriente que sale.

La segunda Ley de Kirchhoff, conocida como ley de malla o de las tensiones, establece

que en un lazo cerrado, la suma de las cadas de voltaje o tensin elctrica, es igual a la

tensin suministrada.

Circuito serie: Un circuito serie, es una configuracin de conexin en la que los bornes

o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores,

interruptores, entre otros) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un

dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente [3].

Para los diferentes elementos elctricos, el valor total de cada uno de esos elementos

se obtiene como sigue:

Para Generadores (pilas)

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Para Resistencias

Para Condensadores

Circuito paralelo: es una conexin donde los puertos de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados coincidan entre s, lo mismo que sus terminales de salida [4].

Para obtener el valor total o equivalente de algunos elementos:

Para generadores

Para Resistencias

Para Condensadores

Protoboard: es un tablero con orificios conectados elctricamente entre s, habitualmente

siguiendo patrones de lneas, en el cual se pueden insertar componentes electrnicos y

cables para el armado y prototipado de circuitos electrnicos y sistemas similares. Est

hecho de dos materiales, un aislante, generalmente un plstico, y un conductor que

conecta los diversos orificios entre s. Uno de sus usos principales es la creacin y

comprobacin de prototipos de circuitos electrnicos antes de llegar a la impresin

mecnica del circuito en sistemas de produccin comercial [4].

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Figura 1. Protoboard visto interna y externamente.

Desarrollo experimental y Resultados

Para la realizacin de la prctica, es necesario el siguiente material:

I fuente de tensin elctrica

1 multmetro

1 protoboard

Resistores de los siguientes valores: 330 , 470 , 1K,10 K

Diodos de Silicio ( IN4001)

Diodos de Germanio

Diodos emisores de luz ( LED)

Alambre AWG

De los circuitos propuestos por el profesor, calcular tericamente la corriente y tensin

elctrica en cada uno de los elementos:

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Circuito Nmero 1

Corriente total (I) 3.6512 mA

Corriente 1 (I1) 3.40 mA

Corriente 2 ( I2) 0.25 mA

VR1 1.596 V

VR2 3.4 V

VR3 1.25 V

VR4 1.25 V

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Circuito Nmero 2

Corriente total (I) 4.2593 mA

Corriente 1 (I1) 0.5 mA

Corriente 2 ( I2) 3.75 mA

VR5 5V

VR3 1.2375 V

VR4 3.75 V

Circuito Nmero 3

Corriente total (I) 3.4615 mA

Corriente 1 (I1) 1.5384 mA

Corriente 2 ( I2) 1.923mA

VR6 3.4615 V

VR5 1.5384 V

VR3 0.90381 V

VR4 0.63459 V

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Circuito Nmero 4

Corriente total (I) 0.4160mA

Corriente 1 (I1) 0.4160mA

Corriente 2 ( I2) 0 mA

VR6 0.4166V

VR5 0 V

VR3 0.4166 V

VR4 4.166 V

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Circuito Nmero 5

Corriente total (I) 3.663 mA

Corriente 1 (I1) 3.233 mA

Corriente 2 ( I2) 0.43 mA

VR5 1.066V

VR3 3.233V

VR4 4.3 V

Circuito Nmero 6

Corriente total (I) 11.26 mA

Corriente 1 (I1) 6.96mA

Corriente 2 ( I2) 4.3 mA

VR5 2.3V

VR3 4.3V

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Circuito Nmero 7

Corriente total (I) 0mA

VR3 0V

Circuito Nmero 8

Corriente total (I) 11.2989 mA

Corriente 1 (I1) 9.1489 mA

Corriente 2 ( I2) 2.15 mA

VR4 4.3V

VR3 2.15V

VR5 2.15V

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Circuito Nmero 9

Corriente total (I) 3 mA

VR1 3V

Circuito Nmero 10

Corriente total (I) 10.9284 mA

Corriente 1 (I1) 6.3829 mA

Corriente 2 ( I2) 4.5454 mA

VR3 3V

VR2 1.499V

VR1 1.499V

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Posteriormente, usando el protoboard as como los elementos elctricos requeridos, se

deben construir los circuitos anteriores, para medir corriente y tensin en cada uno.

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Posteriormente, comparar resultados tericos con los obtenidos experimentalmente.

Conclusin

Como conclusin, la prctica sirvi para conocer e identificar los elementos que componen

un circuito elctrico, para comprender y aplicar las leyes que rigen estos fenmenos fsicos,

as mismo se aprendi a usar el milmetro y a construir circuitos sencillo en el protoboard,

as como el funcionamiento del mismo.

No fue posible, por falta de prctica y experiencia, construir todos los circuitos, slo fueron

construidos los primeros 5, pero de esos que fueron construidos, si coincidieron o los

resultados obtenidos tanto como tericamente como experimentalmente fueron bastante

similares, dichas discrepancias se atribuyen a los errores de medicin de los instrumentos,

as como la mala manipulacin de los mismos por parte de quien realiz la prctica, aunado

a ello, por ejemplo, los valores reales de los resistores diferan un poco de los valores

esperados o especificados por el fabricante.

Referencias bibliogrficas

1) Tensin elctrica, (n.f) recuperado en Febrero 13 , 2014, de

http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_(electricidad)

2) Circuito elctrico, (n.f.), recuperado en Febrero 13, 2014, de

http://www.iesbajoaragon.com/~tecnologia/elec/cir_elec.htm

3) Circuito serie, (n.f) recuperado en Febrero 13, 2014, de

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_en_serie

4) Circuito paralelo, (n.f.) recuperado en Febrero 13, 2014, de

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_en_paralelo

5) Ley de Ohm, (n.f.), recuperado en Febrero 13, 2014, de

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm