DIVISOR DE TENSIÓN PDF

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En la presente practica analizaremos un circuito serie con divisores de tensión que es un modelo de circuito en la que se reparte la tensión de una fuente entre dos o mas resistores conectados en serie, esto es posible con el análisis y el cálculo de la ley de ohm y Kirchhoff, además todo esto se ba...

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INGENIERIA MECATRONICA INTEGRANTES: Franklin Enriquez PERIODO: 16 abril / 16 agosto Fabricio Veintimilla NRC: 2887 FECHA: 01/05/18 INFORME DE LABORATORIO N°1.3 “DIVISOR DE TENSIÓN” RESUMEN En la presente practica analizaremos un circuito serie con divisores de tensión que es un modelo de circuito en la que se reparte la tensión de una fuente entre dos o mas resistores conectados en serie, esto es posible con el análisis y el cálculo de la ley de ohm y Kirchhoff, además todo esto se basa en la conservación de la energía y la carga en circuitos eléctricos. Los divisores de tensión pueden ser circuitos muy sencillos o disposiciones complicadas de resistencias para una o más cargas. Nos ocuparemos de divisores sin carga, es decir circuitos que no tienen que suministrar corriente a una carga externa. Como también la utilización de un potenciómetro para variar la resistencia del circuito. 1. OBJETIVOS  

Diseñar e implementar un circuito aplicando el principio de divisor de tensión. Familiarizar al estudiante en el uso de instrumentos de laboratorio.

2. MARCO TEORICO 2.1. LEY DE OHM La intensidad de corriente que atraviesa un circuito es directamente proporcional al voltaje o tensión de este e inversamente proporcional a la resistencia que presenta. En forma de fracción se pone de la siguiente forma:

Donde I es la intensidad que se mide en amperios (A), fig1. Grafica ley de Ohm. V el voltaje que se mide en voltios (V); y R la resistencia que se mide en ohmios (Ω). Con esta expresión vas a ser capaz de calcular en un circuito una magnitud a partir de

las otras dos. Para calcular la intensidad calculamos directamente la fracción anterior. Para calcular el voltaje, vamos a deshacer la fracción, pasando R que está dividiendo al otro lado de la igualdad multiplicando. Nos queda: Ahora, si queremos calcular R, en la expresión anterior pasamos la I que está multiplicando al otro lado de la igualdad dividiendo, aislando así R. Nos queda. (Murcia, 2004)

2.2. LEY DE KIRCHHOFF Las leyes de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Kirchhoff en 1845, mientras aun era estudiante. Son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de la corriente y el potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de la conservación de la energía. 2.2.1 La primera Ley de Kirchoff (ley de nodos) En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma algebraica de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero. 𝑛

∑ 𝐼𝑖 = 0 𝑖=1

2.2.2 Segunda ley de Kirchhoff (ley de mallas) En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total administrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero. (Garcia, 2009) 𝑛

∑ 𝑉𝑖 = 0 𝑖=1

2.3. DIVISOR DE TENSIÓN Un divisor de tensión es una configuración de circuito eléctrico que reparte la tensión eléctrica de una fuente entre una o más impedancias conectadas en serie, los dos resistores forman, un circuito serie cuya resistencia equivalente es: 𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 Dada esta configuración, la intensidad de corriente que circulará por este circuito será: 𝐼=

𝑉𝐸

𝑅𝑇

𝐼=

𝑉1

(𝑅1 +𝑅2 )

Observa que la tensión en la salida (Vs), es la tensión que cae en R2. Por lo que Vs será igual a. (McAllister, s.f.) 𝑉 ∗𝑅 𝑉𝑆 = 𝐼 ∗ 𝑅2 𝑉𝑆 = (𝑅𝐸+𝑅2 ) 1

2

3. MATERIALES Y EQUIPOS      

Fuente DC. Protoboard Multímetro Cables conductores Resistencias 1kΩ, 2kΩ Potenciómetro 1kΩ

4. PROCEDIMIENTO 4.1. Implementar en el protoboard el circuito diseñado en la Figura 1.

4.2. Realizar y registrar las siguientes mediciones: a.- El voltaje Vm y las caídas de tensión en las resistencias R1 y R2 cuando el potenciómetro se encuentra calibrado en las posiciones extremas. b.- La variación de Vm. c.- La corriente que circula en el circuito.

5. ANÁLISIS DE RESULTADOS TABLA POTENCIOMETRO 100% Tensión de la fuente [V] 24v

Corriente en fuente [A] 3A

Potencia entregada [W] 72w

Resistencia []

Voltaje medido [V]

Voltaje calculado [V] Error %

R1=2KΩ

Corriente [A] 11.80 V

Corriente calculada Error [A] % 12 V 1.67%

medida

6.02𝑥 10−3 𝐴 R2 =1KΩ

6.02 V

6𝑥10−3 𝐴 6V

6.06𝑥 10−3 𝐴 Rp =1KΩ

6.19 V

6V

6.06𝑥 10

−3

𝐴

6𝑥10

𝐴

0.036w

1% 3.17%

−3

0.072w

0.33% 0.33%

6𝑥10−3 𝐴

Potencia Disipada [mW]

0.036w

1%

TABLA POTENCIOMETRO 0% Tensión de la fuente [V] 24v

Corriente en fuente [A] 3A

Potencia entregada [W] 72w

Resistencia []

Voltaje medido [V]

Voltaje calculado [V] Error %

R1=2KΩ

Corriente [A] 15.86 V

Corriente calculada Error [A] % 12 V 0.87%

8.15𝑥 10 R2 =1KΩ

−3

𝐴

8.08 V 8.16𝑥 10

Rp =0KΩ

medida

8𝑥10

−3

8𝑥10

−3

𝐴

8V −3

𝐴

0.01 V 8.08𝑥 10

8𝑥10

−3

0V −3

𝐴

0.064w

2% 0%

𝐴

0.125w

1.87% 1%

𝐴

Potencia Disipada [mW]

%

0w

6. PREGUNTAS 6.1.Justificar los errores registrados en las mediciones. Los errores que registramos en las medidas se deben a la sensibilidad de los instrumentos y también debido a que las resistencias utilizadas tienen niveles de tolerancia, es decir, el valor nominal no se cumple en su totalidad 6.2. Investigar las características de construcción y las posibles aplicaciones de los potenciómetros. Construcción Existen dos tipos de Potenciómetros: Potenciómetros impresos, realizados con una pista de carbón o de cermet sobre un soporte duro como papel baquelizado, fibra, alúmina, etc. La pista tiene sendos contactos en sus extremos y un cursor conectado a un patín que se desliza por la pista resistiva. Potenciómetros petados. Consiste en un arrollamiento toroidal de un hilo resistivo (por ejemplo, constantán) con un cursor que mueve un patín sobre el mismo. Tipos de aplicación Según su aplicación se distinguen varios tipos: 

Potenciómetro de mando: Son adecuados para su uso como elemento de control en los aparatos electrónicos. El usuario acciona sobre ellos para variar los parámetros normales de funcionamiento. Por ejemplo, el volumen de una radio.



Potenciómetro de ajuste. Controlan parámetros pre ajustados, normalmente en fábrica, que el usuario no suele tener que retocar, por lo que no suelen ser accesibles desde el exterior. Existen tanto encapsulados en plástico como sin cápsula, y se suelen distinguir potenciómetros de ajuste vertical, cuyo eje de giro es vertical, y potenciómetros de ajuste horizontal, con el eje de giro paralelo al circuito impreso.

Según la ley de variación de la resistencia R = ρ(θ): 

Potenciómetros lineales: La resistencia es proporcional al ángulo de giro.



Logarítmicos: La resistencia depende logarítmicamente del ángulo de giro.



Sinusoidales: La resistencia es proporcional al seno del ángulo de giro. Dos potenciómetros sinusoidales solidarios y girados 90° proporcionan el seno y el coseno del ángulo de giro. Pueden tener topes de fin de carrera o no.



Anti logarítmico: En los potenciómetros impresos la ley de resistencia se consigue variando la anchura de la pista resistiva, mientras que en los bobinados se ajusta la curva a tramos, con hilos de distinto grosor.



Multivuelta: Para un ajuste fino de la resistencia existen potenciómetros multivuelta, en los que el cursor va unido a un tornillo des multiplicador, de modo que para completar el recorrido necesita varias vueltas del órgano de mando.

7. CONCLUCIONES El divisor de tensión resulta muy importante para algunos cálculos que se presentan en los circuitos, es una relación de utilidad en los casos en el que no conocemos la corriente que transita por el circuito, pero si conocemos el voltaje de salida deseado o una de las dos resistencias involucradas.  Pudimos observar que el potenciómetro constituye una resistencia variable, la cual se puede ajustar para que tome diferentes valores de resistencia, en este caso al usar un potenciómetro de 1k Ω, si ponemos en un extremo registra un valor de muy cercano a 1k Ω y si lo ponemos al otro registra un valor casi de 0 Ω.  Al tener un elemento resistivo que puede variar su valor podemos controlar tanto la tensión como la corriente que transita por el circuito, eso es de mucha utilidad si queremos que alguna de las dos características varíe según quisiéramos. nosotros. 8. ANEXOS 

9. BIBLIOGRAFIA Garcia,

J. (21 de Octubre de 2009). Electronica Completa. Obtenido de http://electronicacompleta.com/lecciones/leyes-de-kirchhoff/ McAllister, W. (s.f.). khanacademy.org. Obtenido de Fundación Carlos Slim: https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuit-analysistopic/ee-resistor-circuits/a/ee-voltage-divider Murcia, M. (2004). Informe de laboratorio de potencias. Colombia: Tecnology....